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Maintenance of mitochondrial quality control through mitophagy is essential for insulin secretion in pancreatic beta cells

Research Project

Project/Area Number 20K11563
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research InstitutionKyorin University

Principal Investigator

Aoyagi Kyota  杏林大学, 医学部, 准教授 (50453527)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords糖尿病 / 膵β細胞 / インスリン分泌 / ミトコンドリア / マイトファジー / オートファジー
Outline of Research at the Start

肥満などによりインスリン抵抗性が発現すると、膵β細胞は代償的にインスリンを過剰に分泌するが、慢性的なインスリン過剰分泌は「膵β細胞の疲弊」を招き、インスリン分泌能の漸減を経て最終的にはインスリン分泌不全へと至る。ところが、この糖尿病発症過程において重要な役割を果たす「膵β細胞の疲弊」の分子機構は明らかではない。本研究は「膵β細胞の疲弊」とマイトファジーの関連について明らかにすることを目的とした。

Outline of Final Research Achievements

Insulin is a blood glucose-lowering hormone secreted from pancreatic beta-cells and is essential for maintenance of normoglycemia. In Japan, a large proportion of type 2 diabetes is caused by deficiency of insulin secretion. It is well known that mitochondria in pancreatic beta cells play an indispensable role in glucose-dependent insulin secretion, but morphologically and functionally abnormal mitochondria were accumulated in pancreatic beta cells of diabetic patients. In this study, using CMR mice which enable to visualize mitophagy (selective autophagy that specifically targets damaged or dysfunctional mitochondria for degradation), we revealed that the failure of mitochondrial quality control would cause the deficiency of insulin secretion in pancreatic beta cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではこれまで技術的に困難であった膵β細胞におけるマイトファジーを評価する実験系を構築した。また、本研究により、膵β細胞におけるミトコンドリア品質管理機構が破綻することがインスリン分泌不全を惹起し、糖尿病発症の一因となる可能性が明らかとなった。このことは膵β細胞におけるミトコンドリア品質管理を維持することにより、2型糖尿病の発症を抑制する新規治療法の開発につながるものと期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A new beta cell-specific mitophagy reporter mouse shows that metabolic stress leads to accumulation of dysfunctional mitochondria despite increased mitophagy.2023

    • Author(s)
      Aoyagi K, Yamashita SI, Akimoto Y, Nishiwaki C, Nakamichi Y, Udagawa H, Abe M, Sakimura K, Kanki T, Ohara-Imaizumi M
    • Journal Title

      Diabetologia

      Volume: 66 Issue: 1 Pages: 147-162

    • DOI

      10.1007/s00125-022-05800-8

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 膵β細胞特異的マイトファジーレポーターマウスによって明らかになった糖尿病におけるミトコンドリア品質管理の重要性2022

    • Author(s)
      青柳共太、山下俊一、神吉智丈、今泉美佳
    • Organizer
      日本糖尿病学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 膵β細胞特異的マイトファジーレポーターマウスによって明らかになった糖尿病におけるミトコンドリア品質管理の重要性2022

    • Author(s)
      青柳共太、山下俊一、神吉智丈、今泉美佳
    • Organizer
      日本生化学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 膵β細胞特異的マイトファジーレポーターマウスによって明らかになった糖尿病におけるミトコンドリア品質管理の重要性2022

    • Author(s)
      青柳共太、山下俊一、神吉智丈、今泉美佳
    • Organizer
      オートファジーコンソーシアムシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 膵β細胞におけるミトコンドリア品質管理の破綻はインスリン分泌不全を誘導する2021

    • Author(s)
      青柳共太、山下俊一、西脇知世乃、中道洋子、秋元義弘、神吉智丈、今泉美佳
    • Organizer
      第64回日本糖尿病学会年次学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 膵β細胞における代償性インスリン過剰分泌破綻の分子機構の解析2020

    • Author(s)
      青柳共太、山下俊一、西脇知世乃、中道洋子、神吉智丈、今泉美佳
    • Organizer
      第63回日本糖尿病学会年次学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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