膵β細胞からのインスリン分泌におけるIP3シグナルによる調節機構の解明
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22K06868
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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 48030:Pharmacology-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
太向 勇 日本大学, 医学部, 助手 (20836556)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金丸 和典 日本大学, 医学部, 准教授 (10456105)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | インスリン分泌 / カルシウムシグナリング / IP3シグナリング / β細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
血中インスリン濃度は数分周期でオシレーションしており、膵臓の無数のβ細胞による同期したCa2+オシレーションによってパルス状にインスリンを分泌していると考えられているがメカニズムは不明である。本研究では迷走神経から分泌されるアセチルコリンによるIP3受容体から小胞体（ER）内腔のCa2+放出による細胞質のCa2+オシレーション調節システムが同期メカニズムの一旦を担っている可能性を検証する。本研究により得られる知見は、β細胞におけるCa2+シグナル機能の理解を深めるだけでなく、インスリン分泌の人為制御法の開発に繋がることが期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
膵β細胞からのインスリン分泌におけるIP3シグナルによる調節機構の解明のために、マウス単離膵島において、インスリン分泌のトリガーとなるカルシウムイオンのイメージングを行った。本研究では膵β細胞特異的にカルシウムセンサー（YCnano50）を発現するマウスを用いた。高濃度グルコース下では既報の通りカルシウムイオンのオシレーションが観察された。また、アセチルコリンアナログのカルバコールを用いてIP3シグナルを惹起させた際のカルシウムイオンの動態を観察したところ、細胞内カルシウム小胞からのカルシウムの放出が確認された。次に高濃度グルコース下におけるパルス状のカルバコールの刺激に対する反応を確認したところ、特異な反応を示すことが確認された。
この特異な反応中に本当に細胞内カルシウム小胞からのカルシウム放出が起きているかを確認するために、膵β細胞特異的にカルシウム小胞内のカルシウムイオンを可視化するセンサー（CEPIA）を発現するマウスを用いて確認した。その結果パルス状のカルバコール刺激に対してカルシウム小胞のカルシウム濃度は低下したことから、実際にカルシウムが放出されていることが確認された。
次にこの反応のメカニズムを解明するために、IP3シグナルをドキシサイクリン依存的に阻害することが可能な遺伝子改変マウスを用いた。IP3シグナルが阻害されたマウス単離膵島において、高濃度グルコース下におけるカルバコールの刺激は上記の特異的な反応は観察されなかった。このことからIP3シグナルの関与が示唆された。
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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
1年目で予定していたIP3シグナルをドキシサイクリン依存的に阻害することが可能な遺伝子改変マウスにおけるカルシウムシグナリングの解析は概ね順調に進んでいる。また、それ以外にも本研究で特に着目している高濃度グルコース下においてIP3シグナルを惹起させた際のカルシウム動態の詳細な解析も行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は本研究で着目している高濃度グルコース下でのIP3シグナルを惹起させた際の反応についての生理的な意義を探るためにインスリン分泌への影響を確認する。そのためにインスリン分泌を可視化するための蛍光インジケーターを用いてインスリン分泌とカルシウム動態を同時に観察することを試みる。また、マウス単離膵島の灌流液中でのインスリン分泌をELISA法により測定し、インスリン分泌のタイムコースを解析する。これにより、パルス状のバコールのインスリン分泌への影響を探る。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
