運動時の体温上昇は、2型糖尿病ラットの骨格筋におけるAktシグナル伝達経路の活性化に不可欠である

Body temperature elevation during exercise is essential for activating the Akt signaling pathway in the skeletal muscle of type 2 diabetic rats.

• Takamasa Tsuzuki
• Toshinori Yoshihara
• Noriko Ichinoseki-Sekine
• Ryo Kakigi
• Yuri Takamine
• Hiroyuki Kobayashi
• Hisashi Naito

抄録

本研究では、運動時の体温変化が2型糖尿病ラットの骨格筋におけるシグナル伝達関連グルコース取り込みに及ぼす影響を検討した。2型糖尿病を有する大塚ロングエバンス徳島ファットラット（生後25週齢）を、体重をマッチさせたコントロール（CON、n=6）、温温熱下での運動（WEx、n=8）、冷熱下での運動（CEx、n=8）、温熱処理（HT、n=6）の4つのグループに分け、それぞれのグループで運動を行った。WExおよびCEx動物は、暖温（25℃）または冷温（4℃）下でトレッドミル上を20m/minで30分間走行させた。HT動物をヒートチャンバー内で単回の熱処理（40〜41℃、30分間）に曝露した。運動および熱処理直後に直腸温および筋温を測定し、麻酔下で腓腹筋をサンプリングした。直腸温と筋温は、WEx群とHT群のラットで有意に上昇したが、CEx群では上昇しなかった。Akt、AS160およびTBC1D1（Thr590）のリン酸化レベルは、WExおよびHT群でCON群よりも有意に高かった（p＜0.05）。一方、AMP活性化プロテインキナーゼ、ACCおよびTBC1D1（Ser660）のリン酸化レベルは、WExおよびCEx群のラットでCON群よりも有意に高かったが（p＜0.05）、WExおよびCEx群のラットでは有意な差はなかった。熱処理による体温上昇はAMPKシグナル伝達を活性化しなかった。我々のデータは、2型糖尿病ラットの骨格筋におけるAktシグナル伝達経路の活性化には、運動時の体温上昇が必須であることを示唆している。

This study examined the effect of changes in body temperature during exercise on signal transduction-related glucose uptake in the skeletal muscle of type 2 diabetic rats. Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty rats (25 weeks of age), which have type 2 diabetes, were divided into the following four weight-matched groups; control (CON, n = 6), exercised under warm temperature (WEx, n = 8), exercised under cold temperature (CEx, n = 8), and heat treatment (HT, n = 6). WEx and CEx animals were subjected to running on a treadmill at 20 m/min for 30 min under warm (25°C) or cold (4°C) temperature. HT animals were exposed to single heat treatment (40-41°C for 30 min) in a heat chamber. Rectal and muscle temperatures were measured immediately after exercise and heat treatment, and the gastrocnemius muscle was sampled under anesthesia. Rectal and muscle temperatures increased significantly in rats in the WEx and HT, but not the CEx, groups. The phosphorylation levels of Akt, AS160, and TBC1D1 (Thr590) were significantly higher in the WEx and HT groups than the CON group (p < 0.05). In contrast, the phosphorylation levels of AMP-activated protein kinase, ACC, and TBC1D1 (Ser660) were significantly higher in rats in the WEx and CEx groups than the CON group (p < 0.05) but did not differ significantly between rats in the WEx and CEx groups. Body temperature elevation by heat treatment did not activate the AMPK signaling. Our data suggest that body temperature elevation during exercise is essential for activating the Akt signaling pathway in the skeletal muscle of rats with type 2 diabetic rats.