超回復！
うま味で拓く筋肉のトビラ
福岡大学 スポーツ科学部
運動生理学教授 檜垣 靖樹

1

グリコーゲンとパフォーマンスの関係

グリコーゲン (g/Kg Muscle)

15

グリコーゲン量と エネルギー

105gkcal

肝臓110451

骨格筋

2501,025

体水分量

1562

合計

001530456075

仕事時間 (分)375 1,538

Note. 体重65kg (体脂肪12%)の場合

Jonas Bergstrom, et al, 19722

グリコーゲン/カーボローディング

持続可能な運動時間 (分)

300

高糖質食
通常食
低糖質食

240
180
120
60
0012345筋グリコーゲン量 (g/100g)
Bergstrom et al., 1967, Acta Physiol Scand

筋グリコーゲン貯蔵量 (g/kg)

カーボローディングとはマラソンなどの試合前に炭水化物を多量に摂取し，運動のエネルギー源をより多く筋肉中および肝臓に蓄えることを目的とした食事の形式。

テーパリング

40改良法
3050%糖質食
350g/日20
古典的な方法100×××012×低糖質食○高糖質食×3456日 数
Sherman et al., 1981, Int J Sports Med3

カーボローディングのメリット・デメリット
メリット- スタミナの増加- 脱水・暑熱対策

デメリット- 体重の増加- 食事コントロール- テーパリング【パフォーマンスの向上が報告されている競技】• ランニング (Karlsson et al., 1971; Williums et al., 1992)
運動可能時間タイムトライアル• サイクリング (Maughan et al., 1981; Widrick et al., 1993; Burke et al., 2000)
運動可能時間タイムトライアル• サッカー (Balsom et al., 1992)• スカッシュ (Raman et al., 2014)4

タイムトライアルパフォーマンス

** ** **

4060**

80 100% Total Work(n=8)

1051210**8******642*0020 40 60 80 100%Total Work (n=8)

達成時間 (min)240
220**200
180160140120＝1000
0 20

血中乳酸濃度 (mmol/L)

負荷値 (watts)

約40 km

100**

95
9085

800

＝ローディングPRE前

ローディングPOST
72h後
post

平均値 ± SD. ローディング○前, ●後. ローディング前との差 * P <0.05, **P < 0.015

１. 培養細胞（C2C12細胞）におけるイノシン酸の影響
２. マウスにおける骨格筋内グリコーゲン量の検討

３.イノシン酸によるC2C12細胞のミトコンドリア機能への影響

6マウス横紋筋由来筋芽細胞（C2C12細胞）
In vitroでの骨格筋分化実験での使用頻度が高い

筋芽細胞分化筋管細胞

血清(Zammit, et al.J Histochem Cytochem, 2006)

C2C12細胞7イノシン酸
 プリンヌクレオチドの中間代謝産物
 魚・肉・鰹節などに含まれるうま味成分のひとつ

 これまでのイノシンについての研究
イノシン酸(分子量348)

 マウス脊髄細胞の細胞生存率を上げる
 網膜神経細胞において神経線維の伸展を促進する(Mikami,Muto et al. Scientific Reports 2014)
 肝細胞におけるグリコーゲン分解、糖新生速度の増加をもたらす(Guinzberg R et al.2006)➡筋肉におけるイノシン酸の効果についての研究はない
8

筋管細胞への分化誘導 (分化4日目)
イノシン酸なし

5μM イノシン酸

10μM イノシン酸

20μM イノシン酸

9

細胞の増殖添加

イノシン酸(+)

or

個数×10⁴(個)20イノシン酸(-)

イノシン酸(+)
**

15**

**

**
**

10
分化誘導開始イノシン酸(+)

50
培養日数 0(日）

イノシン酸(-)

イノシン酸(-)

12345678910** p<0.01，イノシン酸(－) vs イノシン酸(+)
n=3, t検定

10グリコーゲンの量
0.5

150

P<0.01

0.40.30.20.10.0イノシン酸
細胞外

1ー2＋

【タンパク質1μ gあたりのグリコーゲン量】

ｸﾞﾘｺｰｹﾞﾝ (μg/μg)

ｸﾞﾘｺｰｹﾞﾝ (μg/cell)【細胞1個あたりのグリコーゲン量】

n=3, t検定

P<0.01100500イノシン酸

1ー2＋

n=3, t検定

グルコース

GLUT4

GLUT4(イノシン酸)

細胞膜
細胞内ー＋

グルコース
取り込み

11

イノシン酸は細胞膜上のGLUT4タンパク質発現量を増加させる．

培養上清中の乳酸濃度
グルコース

乳酸(μM/L/cell)

0.15

＊＊＊

グルコース6-リン酸

0.100.05

乳酸

ピルビン酸

0.00

Day4イノシン酸(μM)

0day710TCA回路＊ p<0.05, ＊＊ p<0.01
n=3, t検定

ミトコンドリア

細胞外イノシン酸

細胞内12

１. 培養細胞（C2C12細胞）におけるイノシン酸の影響

２. マウスにおける骨格筋内グリコーゲン量の検討
３.イノシン酸によるC2C12細胞のミトコンドリア機能への影響

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動物実験デザイン
 マウス：C57BL/6J, 4週齢,♂
 イノシン酸 0.2mg/g body weight
 腹腔内投与（3回）
解剖

3週間
24h

自発運動
通常飼育

24h

24h

生理食塩水投与
イノシン酸投与
生理食塩水投与
イノシン酸投与 自発運動マウスの走行距離
9.21±1.85 km/day
14

マウス足底筋におけるグリコーゲン量＊

グリコーゲン (pmol/g)

50
4030

20
100
イノシン酸 ー
1
自発運動

＊P<0.05ー＋2ーー
3＋＋
4＋

(n=4)

(n=5)

(n=5)

(n=6)

15

骨格筋におけるグリコーゲンの合成
イノシン酸

グルコース

グリコーゲングルコース6-リン酸

ピルビン酸

乳酸

TCA回路

ミトコンドリア16

１. 培養細胞（C2C12細胞）におけるイノシン酸の影響
２. マウスにおける骨格筋内グリコーゲン量の検討

３.イノシン酸によるC2C12細胞のミトコンドリア機能への影響

17ミトコンドリア機能とは細胞内の発電所（powerhouse）として多くのエネルギーを産生している

ミトコンドリアの機能が向上する
質の向上

数の増加

酸素の消費速度が上がる（酸素消費速度）ミトコンドリア18

ミトコンドリア機能の評価方法
C2C12細胞分化開始
播種

7日目

測定

イノシン酸(±)

細胞外フラックスアナライザー
細胞外ミトストレステストプロファイル

酸素消費速度ATP合成酵素阻害剤

ミトコンドリア複合体阻害剤

FCCP(脱共役剤)

予備
呼吸量

ATP産性能

最大
呼吸量

基礎
呼吸量

時間 （分）

19

結果5-1. ミトコンドリア機能
ATP合成酵素阻害剤

30

day7-0イノシン酸 （ー）

25

酸素消費量
(pmol/min/protein)

FCCP
ミトコンドリア(脱共役剤) 複合体阻害剤
day7-10
イノシン酸 （＋）

2015(n=4〜9)
＊

＊

＊

1.4

10.0 18.5 27.1 35.7 44.2 52.8 61.4 69.9 78.6 87.2 95.7
時間(分)

1050

＊p<0.05 （t検定）20結果5-2. ミトコンドリア機能
予備呼吸量

基礎呼吸量
12.0

＊
N.S.

8.0
6.0
4.0
2.0

10

酸素消費量
(pmol/min/protein)

酸素消費量(pmol/min/protein)

10.0

500.0
day7-10ー＋イノシン酸 day7-0＊ p<0.001 (t検定）

基礎呼吸量はイノシン酸添加によって増加ー
イノシン酸 day7-0

day7-10＋

質の向上？数の増加？
21まとめ・新技術の特徴
イノシン酸の添加または腹腔内投与によってグリコーゲン量は、1. C2C12細胞内のグリコーゲン量は有意に増加した。
2. マウス足底筋におけるグリコーゲン量は有意に増加した。
3. C2C12細胞のミトコンドリアの基礎呼吸量は有意に増加した。

生体内のグリコーゲン貯蔵量は、アスリートの持久的パフォーマンスを決定する要因の一つである。これまで、一過性の運動後に高糖質食を摂取する方法が一般的であった。
今回、イノシン酸を併用して摂取することで、グリコーゲンの貯蔵量をさらに高めることが明らかとなった。
22

実用化に向けた課題
 C2C12細胞を用いた実験系
 イノシン酸添加による細胞内グリコーゲンが増加するメカニズムの解明

 マウスを用いた実験系


骨格筋内グリコーゲン量が増加するメカニズムの解明
高糖質食を用いた実験による骨格筋内グリコーゲン量の検証
イノシン酸の経口投与における検証
血中イノシン酸濃度のモニタリング

 臨床試験での検証
 ヒト試験食品の開発23

想定される用途・企業への期待
 本技術はうま味成分であるイノシン酸を併用して摂取することでグリコーゲン量を増やしパフォーマンスの向上が期待できることである。
・スポーツドリンク
用途 ・サプリメント
・ふりかけ、だし 食品製造企業や飲料系企業において、すでに市販されている商品の高付加価値化が可能。
 実用化に向けた課題のうち、特にヒトへの応用については試験食品の開発などにおいて共同研究を希望。
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本技術に関する知的財産権・お問い合わせ先（発明の名称）
イノシン酸を有効成分としたグリコーゲン
蓄積促進用組成物
出願番号：2017-106080
出 願 人 ：学校法人福岡大学
発 明 者 ：檜垣 靖樹・中島 志穂子・後藤 里奈（お問い合わせ先）
福岡大学 研究推進部 産学官連携センター
担当コーディネーター 芳賀 慶一郎
TEL 092-871-6631(内線2809) FAX 092-866-2308
e-mail sanchi@adm.fukuoka-u.ac.jp

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