科学研究費助成事業 研究成果報告書：挑戦的萌芽研究2016-2017課題番号 : 16K1304

Makoto SATOH

佐藤 誠

Tsukuba Repository

運動がヒトの褐色脂肪組織に及ぼす影響：MRIによ
る定量
著者 佐藤 誠
発行年 2018
URL http://hdl.handle.net/2241/00158910
筑波大学・国際統合睡眠医科学研究機構・教授
科学研究費助成事業　　研究成果報告書
様　式　Ｃ－１９、Ｆ－１９－１、Ｚ－１９ （共通）
機関番号：
研究種目：
課題番号：
研究課題名（和文）
研究代表者
研究課題名（英文）
交付決定額（研究期間全体）：（直接経費）
１２１０２
挑戦的萌芽研究
2017～2016
運動がヒトの褐色脂肪組織に及ぼす影響：MRIによる定量
Influence of exercise type on human brown fat: Assessment by MRI
５０２４２４０９研究者番号：
佐藤　誠（SATOH, Makoto）
研究期間：
１６Ｋ１３０４１
平成 年 月 日現在３０   ６ １８
円     2,700,000
研究成果の概要（和文）：褐色脂肪細胞は寒冷刺激によって増えることが知られているが、運動刺激による効果
は明らかではない。本研究では継続的に寒冷環境に曝される水中運動群、陸上で運動群、運動習慣のない群を設
定し、冬季と夏季に褐色脂肪細胞の保有量をMRIにて測定した。その結果、水中運動群は陸上運動群、非運動群
に比べて有意に褐色脂肪細胞の量が多かった。また、全群において夏よりも冬の方が多かったが、水中運動群で
は夏でも他群と比べると減少量が少ないことが示唆された。
研究成果の概要（英文）：Brown adipose tissue (BAT) is known to increase from cold-exposure, but its 
effect on exercise stimulation has not been clarified. The present study compared the athletes  that
 train on land and under water, and sedentary controls to elucidate how the differences in chronic 
exercise types change the BAT quantity from MRI analysis. The results  showed that the BAT amount 
was significantly higher among swimmers than the athletes that train on land or the control group. 
Furthermore, BAT amount was greater during winter than in summer for all groups, but the amount of 
change was smaller among swimmers. This suggested that continuous swimming exercise stimulation may 
be an effective means to increase and maintain the BAT.
研究分野：呼吸器内科
キーワード： 褐色脂肪細胞　運動　寒冷刺激
  ２版
様 式 Ｃ－１９、Ｆ－１９－１、Ｚ－１９、ＣＫ－１９（共通） 
１．研究開始当初の背景 
 脂肪細胞は二種類に大別される。白色脂肪
細胞(White adipose tissue: WAT)と褐色脂肪
細胞（Brown adipose tissue: BAT）である。
このうち BATは UCP1を介した熱産生機構
を有しており、これまでヒト成人ではその生
理的役割は無視できる程度まで減少すると
されていたが、近年その定説が覆されたこと
により肥満関連疾患の戦略的対策として注
目を浴びている。 
 BATの活性、増量は寒冷刺激が最も効果的
な方法ではあるが (J Clin Invest, 123(8): 
3404-3408, 2013)、実験の寒冷刺激条件を日
常生活に取り入れることは過酷であると言
える。BATは交感神経が直接的に支配してい
ることや、マイオカインの一種である irisin
の発見により(Nature, 481: 463-468, 2012), 
運動による刺激も試みられている。しかしマ
ウスによる報告では、水中運動では増加する
が(Mech Age Dev 89:67-75,1996)、陸上運動
では減少する (Int J Biometeorol 37:61- 
64,1993)ことがわかっており、ヒトにおいて
も持久性運動によって減少する報告がある
(Int J Obesity, 39:1969-1702, 2015)。運動刺
激と寒冷刺激を兼ね備え、かつ習慣化するこ
とが可能な方法として水中運動があるが、水
中運動が褐色脂肪組織活性に及ぼす影響を
検討した研究はこれまで全く報告されてい
ない。 
 一方で、ヒトの BAT 研究を難しくしてい
る一つに、FDG-PET/CT による測定手法が
挙げられる。FDG-PET/CT は放射性グルコ
ースの BATへの蓄積、すなわち BATの活性
度合いを計測するため、十分な寒冷曝露プロ
トコルが必要である。また放射線被曝を伴う
ため、同一被験者の複数回測定が困難である
という欠点もある。最近では FDG-PET/CT
をゴールドスタンダードとしながらも、赤外
線分光法・体温（ボタン型・IRT）・代謝測定・
MRIなど他の方法でも試みられている。中で
も MRI による測定は寒冷曝露プロトコルが
必要なく、MRI機器があれば測定が可能なた
めここ数年多くの報告が挙がってきており、
FDG-PET/CT に代わる測定法として注目さ
れている。MRIでは褐色脂肪と白色脂肪の脂
肪含有率の差によって脂肪組織内の BAT と
WAT を区別する方法であり、FDG-PET/CT
のような活性状態ではなく実際の組織とし
ての存在量（volume、weight）を計測でき
るという特徴がある。 
 
 
２．研究の目的 
慢性的な運動種目の違いが体内の BAT 量
にどのような変化をもたらすか、水中運動群
と陸上運動群及び非運動群を設定し横断的
に比較した。また、放射線被曝のない MRI
を使用することで同一個人の縦断的測定を
可能にし、各群での夏と冬の比較についても
検討した。 
３．研究の方法 
 水中運動群（水泳部員）9 名、陸上運動群
（サッカー部員、バドミントン部員）10 名、
非運動群 8名の 3群について、夏季と冬季そ
れぞれMRIによる測定を行った。 
MRIは 3T MRI（Discovery MR750,GE社
製）を使用した。2point-DIXONシーケンス
を呼吸同期して撮影を行い、胸部から頸部の
画像を取得した。得られた脂肪画像と水画像
から脂肪含有率マップを生成し、鎖骨上窩領
域の脂肪デポットを抽出した後（図 1）、脂肪
含有率 30~70%を BAT、71~100%をWATと
して区別した(図 2)。BAT に該当する部分の
面積を各スライド合算することで BAT 量の
指標とした。 
図1．取得画像からの解析プロトコル 
 
図2．実際の解析画像。鎖骨上窩脂肪デポットに
おいて黄色部分が脂肪含有率71-100%の白
色脂肪組織（WAT）と推定される領域であり、
赤色部分が脂肪含有率30-70%を示した褐色
脂肪組織(BAT)と推定される領域。 
 
 
４．研究成果 
 推定 BAT 領域の各スライド合算を全ての
群を含めた夏季と冬季において季節差の比
較をすると、有意に冬季が高い結果となった
（図 3）。先行研究においても BATは季節に
よって変動し、FDG-PET/CT による測定で
は特に気温の下がる冬季で活性が高くなる
ことが知られている (Diabetes, 58: 1526- 
1531, 2009)。MRIの測定では基本的に BAT
の活性ではなく存在量を測っているが、同じ
く季節差が認められた。このことからヒト
BAT も季節によってその存在量自体が変化
することが示唆される。さらにこれにより、
本研究では FDG-PET/CT との直接的なヴァ
リデーションをしていないが、MRIでの測定
の妥当性が一部担保されることに繋がる結
果である。 
図3．BAT領域の季節差(*P<0.05 vs. summer) 
 
 水中運動群、陸上運動群、非運動群の 3群
間の比較では、水中運動群が有意に陸上運動
群及び非運動群より BAT 領域が大きいこと
が確認された（図 4）。この結果から、継続的
な水中での運動習慣は、BATの保持・増量に
寄与していることが示唆される。 
図 4．BAT領域の群間差(*P<0.05, **P<0.01) 
 
水は空気に比べ約 23 倍の水伝導率をもち、
一般のプールの水温は（競技用プールで 25
～28℃）、代謝的変化をもたらさないいわゆ
る中立水温（安静時で約 34℃、運動時で約
28℃前後）よりも低い。一般的に運動中は深
部体温、皮膚温ともに安静時より上昇する。
水中での運動の場合、深部体温については陸
上での運動と同様に上昇するが、皮膚温につ
いては浸水中の水温とほぼ同程度まで下降
し、それが維持される。つまり運動中とはい
え皮膚上では常に体温より低い寒冷刺激に
曝露されている状態と言える。BATの活性化
には寒冷曝露（15～17℃、2～6 時間／日）
が有効であると複数の研究グループから報
告されているが、実験に参加した被験者の負
担も大きく、生活習慣の一部に寒冷曝露を取
り入れることは困難であるとされている。し
かし水中での運動はこれらの寒冷曝露より
負担は少なく、無理なく日常生活の中に取り
入れることができることから、より現実的な
方法であると言える。 
また、運動時に骨格筋から分泌される irisin
が白色脂肪細胞の BAT 様組織への変化を促
す働きがあることが報告され、運動による
BATの活性化が注目されている。一方でマウ
スにおいてもヒトにおいても陸上での持久
性運動を継続すると BAT の活性及び量は減
少するという報告があり、運動刺激による
BAT への影響はコンセンサスが得られてい
ない状況にある。実際に本研究においても、
陸上運動群では非運動群との有意差は確認
されなかった。陸上での運動が BAT 活性や
増量を抑制する原因としては体温上昇によ
る体の適応が考えられる。BATの主な機能は
熱産生であり、体温の保持がその最たる役割
であるため、運動による体温上昇はその機能
を退化させる可能性がある。一方で水中での
運動は体温の上昇を抑えつつの運動様式で
あるため、運動による irisinでの褐色化と寒
冷曝露の効果が反することなく影響してい
るのかもしれない。 
今回の研究では、運動様式の異なる群にお
ける横断的な観測をしたに過ぎない。今後は
運動介入を課した縦断的な測定を行い、運動
刺激がヒトでの BAT 活性または増量の有効
な手段となるか更なる検討をする必要があ
る。 
 
 
５．主な発表論文等 
（研究代表者、研究分担者及び連携研究者に
は下線） 
 
〔雑誌論文〕（計  0 件） 
 
〔学会発表〕（計 1 件） 
①安藤啓，臼庭等，徳山薫平，佐藤誠．運動
様式の違いがヒト褐色脂肪に与える影
響：MRIによる測定．第 72回日本栄養食
糧学会大会，2018 年 5 月，岡山県立大学
（岡山県） 
 
〔図書〕（計 0 件） 
 
〔産業財産権〕 
 
○出願状況（計 0 件） 
 
名称： 
発明者： 
権利者： 
種類： 
番号： 
出願年月日： 
国内外の別：  
 
○取得状況（計 0 件） 
 
名称： 
発明者： 
権利者： 
種類： 
番号： 
取得年月日： 
国内外の別：  
 
〔その他〕 
ホームページ等 
 
６．研究組織 
(1)研究代表者 
 佐藤 誠 （SATOH, Makoto） 
筑波大学・国際統合睡眠医科学研究機構・
教授 
 研究者番号：50242409 
 
(2)研究分担者 
 仙石 泰雄 （SENGOKU, Yasuo） 
筑波大学・体育系 
助教 
 研究者番号：30375365 
 
(3)連携研究者 
岡本 嘉一 （OKAMOTO, Yoshikazu） 
筑波大学・医学医療系 
講師 
 研究者番号：90420083 
 


運動がヒトの褐色脂肪組織に及ぼす影響：MRIによる定量

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運動がヒトの褐色脂肪組織に及ぼす影響：MRIによる定量

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