| Project/Area Number |
18H02861
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
Kume Shoen 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70347011)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 膵臓β細胞 / ドパミン / VMAT2 / インスリン分泌 / 膵臓 / 内分泌細胞 / 血糖維持 / 分化 / 多能性幹細胞 / インスリン / 糖代謝 / 増殖 / 膵臓分化 / 内胚葉 / 糖尿病 / 分化誘導 / 恒常性維持 / 分泌 |
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| Outline of Final Research Achievements |
VMAT2 plays a significant negative regulatory role in the transmission of dopamine. βVMAT2KO beta cells (or WT beta-cells treated with VMAT2 inhibitor TBZ) cannot uptake dopamine into vesicles; thus, dopamine is subjected to degradation by MAO, leading to a reduced dopamine content and an increased generation of ROS. The decreased dopamine content leads to a reduction in the dopamine negative feedback loop which, in turn, leads to elevated insulin secretion. Under HFD conditions, where excess nutrient stress exists, insulin secretion occurs frequently, increasing beta-cell exposure to ROS. Long-term exposure to ROS leads to increased vulnerability of βVMAT2KO beta-cells and accelerated beta-cell failure. βVMAT2KO beta-cells show an initial compensation via beta-cell growth and increased beta-cell mass followed by dedifferentiation and beta-cell death, which is a characteristic of the progression of beta-cell failure.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
VMAT2-ドパミンシグナルは膵臓β細胞の分化抑制シグナルとして働くのみならず、β細胞の量を制御するシグナルでもあり、糖応答性インスリン分泌を負に制御するシグナルである。一方、VMAT2-ドパミンシグナルを欠くと、糖応答性インスリン分泌が亢進した。高脂肪食給餌条件下では、β細胞特異的VMAT2遺伝子変異マウスは、対照の野生型よりも早く耐糖能の改悪を示し、β細胞の脱分化、脱落を引き起こした。これらの結果から、膵臓β細胞を正常に維持するためには、負に制御するシグナルが重要な役割を果たすことが示された。膵臓β細胞の恒常性維持のためには、その機能を適宜に制御することが重要であることが示された。
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