Anatomical and biochemical analyses of paprasympathetic ganglia in the pancreas

• Project/Area Number: 16K15486
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Metabolomics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: KATAGIRI Hideki 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00344664)
• Research Collaborator: TAKAHASHI Hironori 東北大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; KAWANA Yohei 東北大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; SUGAWARA Hiroto 東北大学, 大学院医学系研究科, 大学院生
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 膵β細胞 / 迷走神経 / インスリン / 臓器連関 / 膵ランゲルハンス島 / 糖尿病

Outline of Final Research Achievements

We previously reported a liver-brain-pancreas neuronal relay to play an important role in promoting pancreatic β cell proliferation. Here, we elucidated anatomical and biochemical mechanisms of the neuronal signals within the pancreas. First, the tissue clearing method, CUBIC, revealed a major part of parasympathetic ganglia to be located in the vicinity of pancreatic islets. In addition, ex vivo analyses showed that combined stimulation with several neurotransmitters released by vagal nerves enabled β cells to be efficiently proliferated. This neuronal signal-mediated mechanism, elucidated by this research program, holds potential for developing novel approaches to regenerating pancreatic β cells.

Research Products

• [Journal Article] Olfactory receptors are expressed in pancreatic beta-cells and promote glucose-stimulated insulin secretion. (2018)
  • Author(s): Munakata Y, Yamada T, Imai J, Takahashi K, Tsukita S, Shirai Y, Kodama S, Asai Y, Sugisawa T, Chiba Y, Kaneko K, Uno K, Sawada S, Hatakeyama H, Kanzaki M, Miyazaki JI, Oka Y, Katagiri H
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1499-1499
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19765-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metformin Directly Binds the Alarmin HMGB1 and Inhibits its Proinflammatory Activity. (2017)
  • Author(s): Horiuchi T, Sakata N, Narumi Y, Kimura T, Hayashi T, Nagano K, Liu K, Nishibori M, Tsukita S, Yamada T, Katagiri H, Shirakawa R, Horiuchi H.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 印刷中 Issue: 20 Pages: 8436-8446
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.769380
  • NAID: 120006331939
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Common Hepatic Branch of Vagus Nerve-Dependent Expression of Immediate Early Genes in the Mouse Brain by Intraportal L-Arginine: Comparison with Cholecystokinin-8. (2017)
  • Author(s): Yamada D, Koppensteiner P, Odagiri S, Eguchi M, Yamaguchi S, Yamada T, Katagiri H, Wada K, Sekiguchi M.
  • Journal Title: Front Neurosci. Volume: 11 Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00366
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of the activations of three major hepatic Akt substrates on glucose metabolism in male mice. (2017)
  • Author(s): Sakai G, Inoue I, Suzuki T, Sumita T, Inukai K, Katayama S, Awata T, Yamada T, Asano T, Katagiri H, Noda M, Shimada A, Ono H.
  • Journal Title: Endocrinology. Volume: 158 Issue: 8 Pages: 2659-2671
  • DOI: 10.1210/en.2016-1969
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neuronal signals regulate obesity induced beta-cell proliferation by FoxM1 dependent mechanism. (2017)
  • Author(s): Yamamoto J, Imai J, Izumi T, Takahashi H, Kawana Y, Takahashi K, Kodama S, Kaneko K, Gao J, Uno K, Sawada S, Asano T, Kalinichenko VV, Susaki EA, Kanzaki M, Ueda HR, Ishigaki Y, Yamada T, Katagiri H
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1930-1930
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01869-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Severely impaired activity of lipoprotein lipase Arg243His is partially ameliorated by emulsifying phospholipids in in?vitro triolein hydrolysis analysis (2017)
  • Author(s): Yamaguchi T, Murano T, Tatsuno I, Hiruta N, Suzuki T, Sawada S, Katagiri H, Shirai K, Schneider WJ, Bujo H.
  • Journal Title: Ann Clin Biochem Volume: 54 Issue: 6 Pages: 712-715
  • DOI: 10.1177/0004563217693258
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Knockout of Vasohibin-1 Gene in Mice Results in Healthy Longevity with Reduced Expression of Insulin Receptor, Insulin Receptor Substrate 1, and Insulin Receptor Substrate 2 in Their White Adipose Tissue. (2017)
  • Author(s): Takeda E, Suzuki Y, Yamada T, Katagiri H, Sato Y.
  • Journal Title: J Aging Res. Volume: 2017 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1155/2017/9851380
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 臓器連関による個体レベルの代謝制御と老化 (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 35 Pages: 25-30
• [Journal Article] 肝と脳の間を関連させるMetabolic Information Highways (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Journal Title: 肝胆膵 Volume: 75 Pages: 897-903
• [Journal Article] MicroRNAs 106b and 222 Improve Hyperglycemia in a Mouse Model of Insulin-Deficie nt Diabetes via Pancreatic β-Cell Proliferation. (2017)
  • Author(s): Tsukita S, Yamada T, Takahashi K, Munakata Y, Hosaka S, Takahashi H, Gao J, Shir ai Y, Kodama S, Asai Y, Sugisawa T, Chiba Y, Kaneko K, Uno K, Sawada S, Imai J, Katagiri H.
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: 15 Pages: 163-172
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Activation of Hypoxia Inducible Factor 1α Subunit Pathway in Steatotic Liver Contributes to Formation of Cholestrol Gallstones. (2017)
  • Author(s): Asai Y, Yamada T, Tsukita S, Takahashi K, Maekawa M, Honma M, Ikeda M, Murakami K, Munakata Y, Shirai Y, Kodama S, Sugisawa T, Chiba Y, Kondo Y, Kaneko K, Uno K, Sawada S, Imai J, Nakamura Y, Yamaguchi H, Tanaka K, Sasano H, Mano N, Ueno Y, Shimosegawa T, Katagiri H
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 30012-4
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.01.001
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ES Stress Protein CHOP Mediates Insulin Resistanse by Modulating Adipose Tissue Macrophage Polarity. (2017)
  • Author(s): Suzuki T, Gao J, Ishigaki Y, Kondo K, Sawada S, Izumi T, Uno K, Kaneko K, Tsukita S, Takahashi K, Asao A, Ishii N, Imai J, Yamada T, Oyadomarai S, Katagiri H
  • Journal Title: Cell Rep Volume: 18 Issue: 8 Pages: 2045-2057
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.01.076
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 臓器連関のフロンティア (2016)
  • Author(s): 宇野健司、片桐秀樹
  • Journal Title: Diabetes Frontier Volume: 27 Pages: 331-336
• [Journal Article] 老化制御と代謝性疾患 (2016)
  • Author(s): 高橋圭、片桐秀樹
  • Journal Title: 日本臨床 Volume: 74 Pages: 1513-1517
• [Journal Article] 代謝調節系の新たな視点―臓器連関による糖代謝調節系の理解 (2016)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Journal Title: 日本内科学会雑誌 Volume: 105 Pages: 1727-1731
• [Journal Article] 臓器関連と慢性炎症 (2016)
  • Author(s): 高橋圭、片桐秀樹
  • Journal Title: 最新醫學 Volume: 71 Pages: 2263-2268
• [Journal Article] 臓器間神経ネットワークを介した栄養素の代謝調節機構 (2016)
  • Author(s): 宇野健司、片桐秀樹
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 259 Pages: 1077-1081
• [Journal Article] SGLT2阻害薬の臨床効果”光の部分” 脂肪肝改善効果―生体エネルギー欠乏と肝臓代謝調節― (2016)
  • Author(s): 川名洋平、今井淳太、片桐秀樹
  • Journal Title: Diabetes Frontier Volume: 27 Pages: 708-712
• [Presentation] 臓器間神経ネットワークと糖尿病 (2018)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第52回糖尿病学の進歩
  • Invited
• [Presentation] 臓器間ネットワークによる個体レベルでの糖・エネルギー・脂質代謝制御機構 (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] インスリン抵抗性やインスリン分泌に関与する臓器間ネットワークと個体レベルの糖代謝調節 (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanisms of cell proliferation and organ regeneration mediated by vagal nerve signals (2017)
  • Author(s): Tomohito Izumi, Junta Imai, Junpei Yamamoto, Hideki Katagiri
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Invited
• [Presentation] 先天性全身性脂肪萎縮症 (CGL) に伴う糖尿病にSGLT2阻害薬が著効した1例 (2017)
  • Author(s): 川名洋平, 今井淳太, 澤田正二郎, 山田哲也, 片桐秀樹
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 臓器間ネットワークと個体レベルの代謝調節 (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第17回日本抗加齢医学会総会
  • Invited
• [Presentation] 臓器間ネットワークによる個体レベルでの代謝調節システムと メタボリックシンドローム (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第35回日本肥満症治療学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 臓器連関から肥満症の病態・治療を考える (2017)
  • Author(s): 山田哲也, 片桐秀樹
  • Organizer: 第27回日本病態生理学会大会
  • Invited
• [Presentation] 糖尿病創薬をめざした臓器間ネットワーク研究 (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第6回日本くすりと糖尿病学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 臓器間ネットワークによる個体レベルでの代謝制御機構とメタボリックシンドローム (2017)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第38回日本肥満学会
  • Invited
• [Presentation] 膵β細胞老化における血管内皮の役割 (2017)
  • Author(s): 山田哲也, 高橋広延, 宗像佑一郎, 突田壮平, 片桐秀樹
  • Organizer: 第38回日本肥満学会
  • Invited
• [Presentation] Aging and Neuronal Information Highways for Systemic Regulation of Glucose and Energy Metabolism (2017)
  • Author(s): Hideki Katagiri
  • Organizer: 16th Surugadai International Symposium & Joint Usage/Research Program of Medical Research Institute International Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 肥満症の病態形成における肝臓からの臓器連関の役割 (2017)
  • Author(s): 山田哲也, 片桐秀樹
  • Organizer: 第53回高血圧関連疾患モデル学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 肥満症の病態形成における肝臓からの臓器連関の役割 (2016)
  • Author(s): 山田哲也、片桐秀樹
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 肝臓からの臓器間神経ネットワークによるエネルギー代謝調節機構の解明 (2016)
  • Author(s): 山田哲也、片桐秀樹
  • Organizer: 第37回日本肥満学会
  • Place of Presentation: 東京ファッションタウン（東京都江東区）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] 臓器間神経ネットワークが担う新たな栄養素間ネットワーク機構 (2016)
  • Author(s): 宇野健司、片桐秀樹
  • Organizer: 第37回日本肥満学会
  • Place of Presentation: 東京ファッションタウン（東京都江東区）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] NAFLDにおけるHypoxia-inducible factor 1αの活性化はコレステロール胆石形成を促進する (2016)
  • Author(s): 浅井洋一郎、山田哲也、突田壮平、高橋圭、前川正充、本間緑、近藤泰輝、澤田正二郎、中村保宏、笹野公伸、眞野成康、上野義之、下瀬川徹、片桐秀樹
  • Organizer: 第37回日本肥満学会
  • Place of Presentation: 東京ファッションタウン（東京都江東区）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] 臓器間神経ネットワークが有するメタボリックシンドローム発症機序 (2016)
  • Author(s): 宇野健司、片桐秀樹
  • Organizer: 第39回日本高血圧学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-30
• [Presentation] 臓器間神経ネットワークによる個体レベルでの代謝制御機構とメタボリックシンドローム (2016)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 臓器間神経ネットワークによる個体レベルでの糖・エネルギー・脂質代謝制御機構 (2016)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第38回日本生物学的精神医学会・第59回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] Role of the inter-organ neural network from the liver in systemic energy metabolism. (Joint Symposium by the Presidents of Japan Neuroscience Society and Japanese Society for Neurochemistry: Dynamic neural processes for whole body multiorgan network as a complexity system) (2016)
  • Author(s): Yamada T, Katagiri H
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Presentation] Emotional behavior and the common hepatic branch of the vagus nerve (2016)
  • Author(s): Masayuki Sekiguchi, Daisuke Yamada, Peter Koppensteiner, Saori Odagiri, Tetsuya Yamada, Hideki Katagiri, Keiji Wada
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Presentation] 自律神経を介して脳が統御する糖・エネルギー代謝調節機構の解明 (2016)
  • Author(s): 山田哲也、片桐秀樹
  • Organizer: 第37回日本循環制御医学会総会
  • Place of Presentation: ステーションコンファレンス東京（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-07-08
• [Presentation] 老化と臓器間ネットワーク (2016)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第58回日本老年医学会学術集会
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-06-08
• [Presentation] 嗅覚受容体は膵β細胞に発現しグルコース応答性インスリン分泌を促進する (2016)
  • Author(s): 宗像佑一郎、山田哲也、今井淳太、突田壮平、高橋圭、白井勇太、児玉慎二郎、浅井洋一郎、椙澤貴志、千葉弓子、高橋広延、穂坂真一郎、井泉知仁、高俊弘、宇野健司、澤田正二郎、畠山裕康、神崎展、宮崎純一、片桐秀樹
  • Organizer: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] 肥満マウスの代償性膵β細胞増殖における迷走神経―転写因子FoxM1経路の役割 (2016)
  • Author(s): 井泉知仁、今井淳太、山本淳平、高橋啓範、川名洋平、菅原裕人、遠藤彰、澤田正二郎、山田哲也、片桐秀樹
  • Organizer: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] AcetylcholineとPACAPはForkhead box protein M1（FoxM1）活性化を介して膵β細胞増殖を誘導する (2016)
  • Author(s): 山本淳平、今井淳太、井泉知仁、高橋啓範、川名洋平、菅原裕人、遠藤彰、澤田正二郎、山田哲也、片桐秀樹
  • Organizer: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] 膵内副交感神経節と膵島の組織学的関係 (2016)
  • Author(s): 高橋啓範、今井淳太、井泉知仁、山本淳平、川名洋平、遠藤彰、菅原裕人、洲崎悦生、畠山裕康、澤田正二郎、山田哲也、上田泰己、神崎展、片桐秀樹
  • Organizer: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] Regulation of pancreatic beta-cells by vagal nerve signals (2016)
  • Author(s): 今井淳太、片桐秀樹
  • Organizer: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] Role of the inter-organ network from the liver in systemic energy metabolism (2016)
  • Author(s): 山田哲也、片桐秀樹
  • Organizer: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] 代謝調節系の新たな視点～臓器連関による糖代謝調節系の理解～ (2016)
  • Author(s): 片桐秀樹
  • Organizer: 第113回日本内科学会総会・講演会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-04-15