| Project/Area Number |
21K08574
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
藤田 征弘 滋賀医科大学, 医学部, 講師 (20451461)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | ケトン体 / 2型糖尿病 / 消化管 / 糖尿病 / インクレチン |
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| Outline of Research at the Start |
脂肪の燃焼によってケトン体は主に肝臓で産生される。糖尿病においてケトン体の重篤な上昇は生命に危機をもたらすが、軽度の上昇は逆に心臓や腎臓などの臓器を保護することが最近明らかになった。一方、ケトン体は肝臓以外に小腸など消化管でも局所で少量産生されるが、その生理的な役割については明らかになっていない。本研究では、腸管で特異的にケトン体を産生できないマウスを作成し、腸管ケトン体の生理的役割と2型糖尿病への関連を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【目的】腸管にはケトン体代謝に関与する酵素が発現しているが、その役割は不明であり、それを検討する。
【方法】野生型マウスの肝臓と回腸のケトン体合成に関わる酵素の発現量について、摂食状況における変化を検討した。腸管上皮特異的にケトン体合成の律速酵素であるHMGCS2遺伝子欠損マウス(KO)を作成し、普通食、高脂肪食飼育下での体重や糖脂質代謝の変化を検討した。
【結果】C57BL/6Jマウスの検討：肝臓におけるHMGCS2のmRNA発現量は絶食群で非絶食群の2.8倍(p<0.01)、タンパク発現量は絶食群で非絶食群の1.2倍高く(p<0.05)、mRNA、タンパク共に絶食群でHMGCS2の有意な上昇を認めた。回腸におけるHMGCS2のmRNA発現量、タンパク発現量とも非絶食群と比較して絶食群で肝臓と同様に有意な上昇を認めたが、mRNA発現量は32倍(p<0.01)、タンパク発現量は7.8倍(p<0.01)と変化の割合は肝臓と比較して非常に大きかった。一方HMGCL、BDH1のmRNA発現量は、肝臓、回腸ともに有意差を認めなかった。SCOTの回腸におけるmRNA・タンパク発現量も有意差はなかった。HMGCS2VKOの検討：普通食摂餌下ではHMGCS2VKOで軽度の体重増加不良を認めた。24時間絶食後の血中β-OHBはHMGCS2VKOで低値であった。経口糖負荷試験後の血糖値に有意差はなかったが、血漿インスリンはHMGCS2VKOで有意に低下した。経口脂質負荷後の血清TGは有意差を認めないものの低い傾向であった。高脂肪食摂餌下ではHMGCS2VKOで体重増加が抑制された。経口糖負荷試験後の血糖値に有意差はなかったが、血漿インスリンはHMGCS2VKOで有意に低く、高インスリン血症が是正された。
【結論】腸管においてケトン体合成は脂質吸収に関わる可能性がある
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
遺伝改変マウスの作成、遺伝子発現の検索ができており、問題ないと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
腸管由来のケトン体が栄養吸収、糖代謝、腸管の分化、腸管の恒常性に個体レベルでど のように影響しているか検討する
消化管上皮特異的HMGCS2欠損マウスを用いて体重、耐糖能、摂餌量に変化が起きるかを 検討する。経口および腹腔ブドウ糖負荷(OGTT、IPGTT)を施行し、血糖値、インスリンを測 定し、耐糖能やインスリン分泌を評価する。ケトン体産生、脂質吸収を評価するため、オリ ーブオイル負荷試験、MCTオイル負荷試験を行う。加えて、腸管局所でのHMGCS2によるケ トン体産生の有無がインクレチン分泌やグルカゴン分泌に関わるかを解明するために、グル カゴン・GIP・GLP-1の負荷後血中濃度をELISA法やわれわれが開発した受容体活性を評価で きるバイオアッセイ法で測定する。代謝・吸収、糖新生に関わる酵素や栄 養素輸送担体の遺伝子発現を検討する。関連した臓器(精巣上体脂肪、肝臓、腎臓)につい て組織学的な検討を行う。
最後に腸管細胞の分化/恒常性の評価するために、組織学的検討を行う。Ngn3(内分泌細 胞前駆細胞)、CHGA(内分泌分化細胞)、CDX2(中後腸)、SGLT1・E-Cadherin・GLUT2 (上皮)MUC (Goblet)、LYSO(Paneth)、OLFM4(幹細胞)、SOX9・GATA4(内胚葉)を分化 の指標として免疫組織化学法で染色し、対象マウスと比較する。加えて、メカニズムを検証 するために、gene arrayやpathway解析を用いて網羅的な解析を行う。
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