負荷で顕在化するホルモン分泌不全の謎：グラニン蛋白欠損マウスから生活習慣病に迫る
| Project/Area Number |
20H03411
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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 48010:Anatomy-related
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
渡部 剛 旭川医科大学, 医学部, 教授 (80220903)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甲賀 大輔 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (30467071)
穂坂 正博 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (80311603)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | グラニン蛋白 / 分泌顆粒 / 内分泌細胞 / ホルモン分泌調節 / ストレス応答 / プロセシング / 膵島β細胞 / 下垂体前葉 / 視床下部 / 生活習慣病 |
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| Outline of Research at the Start |
先天的な遺伝的素因に不適切な生活習慣という後天的負荷が加わって起こる疾患群は生活習慣病と呼ばれ、現代社会で医療上の大きな問題となっている。我々はこれまでに、活性型ペプチドホルモンの分泌調節に関わるセクレトグラニン3（Sg3）という蛋白質を欠損させたマウスで、代表的な生活習慣病である2型糖尿病のような症状が出現することを見出した。この発見を踏まえて、本研究では、このSg3を含むグラニン蛋白という一群の蛋白質の遺伝子欠損マウスがどのような症状を呈するか解析し、2型糖尿病などの生活習慣病の病因の解明や危険因子の評価方法の確立を目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
内分泌細胞の分泌顆粒へのペプチドホルモンの選択的な輸送・蓄積過程には、グラニン蛋白と総称される一群の可溶性酸性蛋白の関与が示唆されてきたが、複数のグラニン蛋白の存在による機能的冗長性のために、その生理的意義については未だ不明な点が多い。そこで、本研究課題では、このグラニン蛋白の生理的意義の解明を目指して、2系統の代表的なグラニン蛋白セクレトグラニンII (Sg2)およびセクレトグラニンIII (Sg3)の遺伝子欠損マウス (KOマウス) を作成し、ホルモン分泌需要を増大させた場合に顕在化する内分泌学的不全症状を解析している。2021年度までの解析で、Sg2-KOマウスおよびSg3-KOマウスが通常の飼育条件下ではホルモン分泌異常の症候を示さず、高脂肪/ 高糖質食で飼育するとはじめて異常な体重増加や耐糖能異常など2型糖尿病様の症候が認められることが明らかになったので、2022年度にはSg2/Sg3-DKOマウスの作成を進め、グラニン蛋白の2つの遺伝子が同時に両方欠損した場合に表現型が重篤化するかどうか検討した。その結果、Sg2-KOマウスとSg3-KOマウスの交配で両遺伝子が欠損したSg2/Sg3-DKOマウスを作成・確立できたが、このSg2/Sg3-DKOマウスは正常に発生・出生・発達し、通常の飼育条件下では野生型マウスと明らかな表現型の差異は認められなかった。また、雌雄のSg2/Sg3-DKOマウスの交配で次世代のSg2/Sg3-DKOマウスが正常に発生・出生したことから、視床下部-下垂体前葉-性腺系についても決定的な機能欠損は生じなかった。この実験結果から、グラニン蛋白の欠損は複数のグラニン蛋白の共存による機能的冗長性により強固に補償されていることが明らかになり、各KOマウスにホルモン分泌負荷をかけた場合の応答の差異に関する詳細な比較検討に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度もCOVID-19感染状況が改善せず、旭川医大と秋田県立大の2つの研究拠点間での往来ができなかったため、当初計画していた実験、特に新規に確立されたSg2-KOマウスに内分泌学的負荷をかけた条件下での形態学的解析用組織標本採取について進捗状況の遅れが生じた。ただし、本研究課題の基盤となる新規Sg2-KOマウスは順調に繁殖・増加し、さらにSg2/Sg3-DKOマウスも確立できたので、COVID-19感染が収束傾向にある2023年度には、当初の研究計画に沿った目標達成に向けて十分挽回可能と考えている。なお、我々が新規確立したSg2-KOマウスは、2023年度より理化学研究所バイオリソースセンターを介して、一般の研究者にも公開・活用していただけるようになっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度までの解析でSg2-KOマウスおよびSg2/Sg3-DKOマウスが通常の飼育条件下ではホルモン分泌異常の症候を示さず、高脂肪/ 高糖質食で飼育するとはじめて異常な体重増加や耐糖能異常など2型糖尿病様の症候が認められることが明らかになったので、この分子生物学的な原因となりうる膵島β細胞の微細構造変化や活性型インスリン産生能の異常の有無について、既に得られているSg3-KOマウスと合わせて、Sg2-KO、Sg3-KO、Sg2/Sg3-DKOおよび野生型マウスの4群で比較しながら、解析を進める予定である。また、グラニン蛋白の欠損が下垂体前葉に与える影響に関しては、DNAマイクロアレイ解析により上位制御器官である視床下部の神経分泌細胞におけるホルモン産生・分泌障害が示唆されたので、上記4群のマウスを材料として、視床下部の神経核（弓状核、視索前野、室傍核など）や正中隆起および下垂体後葉で定量的PCR法や免疫組織化学法、光顕-電顕相関解析法などの解析を総合的に駆使して、その分子生物学的な背景について解明していく予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
