膵島血流に着目したGLP-1の新規作用機序の解明：In vivo画像による検討

• Project/Area Number: 21K16360
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: Kawasaki Medical School
• Principal Investigator: 木村 友彦 川崎医科大学, 医学部, 講師 (50454830)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 膵島 / 血流 / GLP-1受容体作動薬 / 虚血 / 糖尿病 / SGLT2阻害薬 / GLP-1

Outline of Research at the Start

β細胞特異的にEGFPでラベリングしたB6.Cg-Tg（Ins1-EGFP）1Hara/J マウスの膵ラ氏島における血行動態とGLP-1 受容体作動薬の影響を、Nikon A1R-MP multiphoton confocal microscopy 下にて評価する。すなわち、GLP-1 受容体作動薬の膵島周囲血流への急性・慢性効果を検証し、一方で、GLP-1受容体作動薬慢性投与によるβ細胞機能への効果を膵島虚血に注目し評価する。また、糖尿病病態進展期では、膵β細胞だけでなく、血管GLP-1 受容体発現も低下おり、病態早期、進展期におけるGLP-1 受容体作動薬の効果の違いについても検討する。

Outline of Annual Research Achievements

①【急性投与：正常血糖マウス】β細胞特異的にEGFPでラベリングしたB6.Cg-Tg（Ins1-EGFP）1Hara/J マウスの膵臓を露出させ、生存下にGLP-1受容体作動薬（リラグルチド）を投与し、顕微鏡にて膵島周囲血管径、血流を評価したが、急性投与では明らかな血管系の変化は認めていない。

②【急性投与：糖尿病マウス】同マウスに対し、低用量ストレプトゾトシン（STZ）を投与し糖尿病を誘発し、4週間経過した後に、顕微鏡観察下でGLP-1受容体作動薬を急性投与した。投与後の血管径は拡張傾向にあり、サンプル数をさらに増やしていく。

③【慢性投与：糖尿病マウス】同マウスに対し、低用量ストレプトゾトシン（STZ）を投与し糖尿病を誘発し、コントロール群、GLP-1受容体作動薬群に群分けし、4週間薬剤介入を行った。その後、顕微鏡下で膵島周囲血管径と血流を評価したところ、GLP-1受容体作動薬群にて血管径が大きい傾向がみられる。また、血流もコントロール群に比べ、保たれており、今後サンプル数を増やして検討していく。膵切片の免疫染色から膵島内のCD31陽性エリア（血管面積）はGLP-1受容体作動薬群にて有意に高値であった。さらにピモニダゾール染色からはGLP-1群では膵島内の虚血の程度が軽いことが示されている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2021年度はやや遅れていたものの、2022年度は自家繁殖も順調であり、概ね当初の予定通り進んでいる。今後さらにサンプルを増やし検討していく。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、【急性投与：正常血糖マウス】【急性投与：糖尿病マウス】【慢性投与：糖尿病マウス】を進めていく。【急性投与：糖尿病マウス】では、血管径の拡張がみられている。
その現象がGLP-1受容体を介した作用であることを明確にするためには、NO合成酵素阻害薬を使用した状態で血管径の拡張がみられないのか確認する。

【慢性投与：糖尿病マウス】では、GLP-1受容体作動薬群では膵島内の虚血が軽く、血管面積が大きいことが証明された。この現象のメカニズムをさらに詳細に検討するために、慢性投与マウスの左心室から還流を行いDAF-CellROX投与により、膵ラ氏島のNO/ROSを顕微鏡下で検出し定量する。