The Mechanisms of Selective Insulin Resistance for the development of Anti-Atherosclerotic Drugs

• Project/Area Number: 22K08640
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: The Institute for Adult Diseases Asahi Life Foundation
• Principal Investigator: 窪田 哲也 公益財団法人朝日生命成人病研究所, その他部局等, 教授(移行) (60385698)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: インスリン抵抗性 / 血管内皮細胞 / インスリンシグナル

Outline of Research at the Start

肥満・2型糖尿病の血管内皮細胞では、「血管内皮細胞の選択的インスリン抵抗性」が惹起されるが、その詳細なメカニズムは不明である。そこで本研究では、第一に高インスリン血症がどのように血管内皮細胞のIRS-2の発現を調節しているのか、またそれによって「血管内皮細胞の選択的インスリン抵抗性」を発症するのかどうか検討する。第二に血管内皮細胞でIRS-2が低下すると、本当に動脈硬化症を発症するのかどうかについて血管内皮細胞特異的IRS-2欠損マウスを作成し、粥状動脈硬化とそのメカニズムについて検討し、最終的には動脈硬化発症の新規治療薬開発への足がかりとなることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

我々は全身のIRS-2欠損マウスの研究からIRS-2が動脈硬化抑制に働くこと、肥満・2型糖尿病で上昇が認められる高インスリン血症状態にマウス血管内皮細胞をさらすとIRS-2の発現が低下することを見出した。そこで本研究では、第一に高インスリン血症がどのように血管内皮細胞のIRS-2の発現を調節しているのか、またそれによって「血管内皮細胞の選択的インスリン抵抗性」を発症するのかどうか検討する。第二に血管内皮細胞でIRS-2が低下すると、本当に動脈硬化症を発症するのかどうかについて血管内皮細胞特異的IRS-2欠損マウスを作成し、粥状動脈硬化とそのメカニズムについて検討し、最終的には動脈硬化発症の新規治療薬開発への足がかりとなることを目指す。昨年度までに血管内皮細胞特異的IRS-2欠損マウスとApoE欠損マウスを掛け合わせ、血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスを作成し、高コレステロール食を投与したところ、体重やコレステロール値などはコントロール群と変化がなかったが、血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスでは大動脈弁輪部と大動脈において粥状動脈硬化が有意に亢進していることが明らかとなった。また血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスでは炎症性サイトカインが有意に亢進しており、これが粥状動脈硬化促進に働いている可能性が示唆された。Tie2-Creマウスは骨髄細胞でもIRS-2が欠損するため、骨髄細胞の影響を除外するために血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスに放射線照射を行い野生型マウスの骨髄細胞を移植し粥状動脈硬化を検討したところ有意に亢進しており、血管内皮細胞でIRS-2が欠損すると粥状動脈硬化が促進することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

血管内皮細胞特異的IRS-2欠損マウスとApoE欠損マウスを掛け合わせ、血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスを作成し、高コレステロール食を投与したところ、血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスでは粥状動脈硬化が有意に亢進していることを明らかにすることが出来た。また血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスでは炎症性サイトカインが有意に亢進しており、これが粥状動脈硬化促進に働いている可能性が示唆された。さらにTie2-Creマウスは骨髄細胞でもIRS-2が欠損するため、骨髄細胞の影響を除外するために血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスに放射線照射を行い野生型マウスの骨髄細胞を移植し粥状動脈硬化を検討したところ有意に亢進しており、血管内皮細胞でIRS-2が欠損すると粥状動脈硬化が促進することが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

血管内皮細胞でIRS-2が欠損すると粥状動脈硬化が促進することが明らかとなった。そこで血管内皮細胞特異的IRS-2/ApoEダブル欠損マウスに骨髄照射 を行い、GFPトランスジェニックマウスの骨髄を移植して、高コレステロール食負荷後の粥状動脈硬化病変について検討する。次に粥状動脈硬化発症のメカニズ ムを明らかにするために、血管内皮機能、マクロファージの接着などを測定するとともに、粥腫部分のMAC-2免疫染色などにより構成細胞成分や構成脂質成分を検討する。また粥状動脈硬化の構成細胞成分や構成脂質成分が明らかになった場合、血管内皮細胞のprimary cultureを行い、どうして血管内皮細胞でIRS-2が欠損すると動脈硬化が発症するのかについてメカニズムを解明する。

Research Products

• [Journal Article] Evaluation of glycated albumin levels in tears and saliva as a marker in patients with diabetes mellitus (2023)
  • Author(s): Aihara Masakazu、Jinnouchi Hideaki、Yoshida Akira、Ijima Hiroko、Sakurai Yoshitaka、Hayashi Takanori、Koizumi Chie、Kubota Tetsuya、Usami Satoshi、Yamauchi Toshimasa、Sakata Toshiya、Kadowaki Takashi、Kubota Naoto
  • Journal Title: Diabetes Research and Clinical Practice Volume: 199 Pages: 110637-110637
  • DOI: 10.1016/j.diabres.2023.110637
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Associations of sleep quality with the skeletal muscle strength in patients with type 2 diabetes with poor glycemic control (2023)
  • Author(s): Hayashi Takanori、Wada Nobuhiro、Kubota Tetsuya、Koizumi Chie、Sakurai Yoshitaka、Aihara Masakazu、Usami Satoshi、Yamauchi Toshimasa、Kubota Naoto
  • Journal Title: Journal of Diabetes Investigation Volume: 14 Issue: 6 Pages: 801-810
  • DOI: 10.1111/jdi.14007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of <scp>glucagon‐like peptide</scp>‐1 receptor agonist treatment with gastric residue in an esophagogastroduodenoscopy (2023)
  • Author(s): Kobori Toshiko、Onishi Yukiko、Yoshida Yoko、Tahara Tazu、Kikuchi Takako、Kubota Tetsuya、Iwamoto Masahiko、Sawada Tomonobu、Kobayashi Reo、Fujiwara Hiroaki、Kasuga Masato
  • Journal Title: Journal of Diabetes Investigation Volume: 14 Issue: 6 Pages: 767-773
  • DOI: 10.1111/jdi.14005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association of self‐stigma with glycated hemoglobin: A single‐center, cross‐sectional study of adults with type?1 diabetes in Japan (2023)
  • Author(s): Hamano Shoko、Onishi Yukiko、Yoshida Yoko、Takao Toshiko、Tahara Tazu、Kikuchi Takako、Kobori Toshiko、Kubota Tetsuya、Iwamoto Masahiko、Kasuga Masato
  • Journal Title: Journal of Diabetes Investigation Volume: 14 Issue: 3 Pages: 479-485
  • DOI: 10.1111/jdi.13963
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exploring body weight-influencing gut microbiota by elucidating the association with diet and host gene expression (2023)
  • Author(s): Nemoto Shino、Kubota Tetsuya、Ohno Hiroshi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 5593-5593
  • DOI: 10.1038/s41598-023-32411-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NFIA in adipocytes reciprocally regulates mitochondrial and inflammatory gene program to improve glucose homeostasis (2023)
  • Author(s): Hiraike Yuta、Saito Kaede、Oguchi Misato、Wada Takahito、Toda Gotaro、Tsutsumi Shuichi、Bando Kana、Sagawa Junji、Nagano Gaku、Ohno Haruya、Kubota Naoto、Kubota Tetsuya、Aburatani Hiroyuki、Kadowaki Takashi、Waki Hironori、Yanagimoto Shintaro、Yamauchi Toshimasa
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 120 Issue: 31
  • DOI: 10.1073/pnas.2308750120
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Gut microbial carbohydrate metabolism contributes to insulin resistance (2023)
  • Author(s): Takeuchi Tadashi、Kubota Tetsuya、Nakanishi Yumiko、Tsugawa Hiroshi、Suda Wataru、Kwon Andrew Tae-Jun、Yazaki Junshi、Ikeda Kazutaka、Nemoto Shino、Mochizuki Yoshiki、Kitami Toshimori、Yugi Katsuyuki、Mizuno Yoshiko、Yamamichi Nobutake、Yamazaki Tsutomu、Takamoto Iseki、Kubota Naoto、Kadowaki Takashi、
  • Journal Title: Nature Volume: 621 Issue: 7978 Pages: 389-395
  • DOI: 10.1038/s41586-023-06466-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hepatic FASN deficiency differentially affects nonalcoholic fatty liver disease and diabetes in mouse obesity models (2023)
  • Author(s): Matsukawa Toshiya、Yagi Takashi、Uchida Tohru、Sakai Mashito、Mitsushima Masaru、Naganuma Takao、Yano Hiroyuki、Inaba Yuka、Inoue Hiroshi、Yanagida Keisuke、Uematsu Masaaki、Nakao Kazuki、Nakao Harumi、Aiba Atsu、Nagashima Yoji、Kubota Tetsuya、Kubota Naoto
  • Journal Title: JCI Insight Volume: 8 Issue: 17
  • DOI: 10.1172/jci.insight.161282
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Bi-weekly Glycated Albumin Measurement was Useful to Encourage Behavioral Changes in People with Type 2 Diabetes Mellitus (2023)
  • Author(s): Aihara Masakazu、Hayashi Takanori、Koizumi Chie、Sakurai Yoshitaka、Sawada Mika、Kubota Tetsuya、Kadowaki Takashi、Yamauchi Toshimasa、Kubota Naoto
  • Journal Title: Diabetes Therapy Volume: 14 Issue: 10 Pages: 1711-1721
  • DOI: 10.1007/s13300-023-01452-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of insulin treatment with gastric residue during an esophagogastroduodenoscopy. (2022)
  • Author(s): Kobori T, Onishi Y, Iwamoto M, Kubota T, Kikuchi T, Tahara T, Takao T, Fujiwara H, Yoshida Y, Kasuga M.
  • Journal Title: J Diabetes Investig Volume: 13 Issue: 3 Pages: 501-504
  • DOI: 10.1111/jdi.13665
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The sodium‐glucose co‐transporter 2 inhibitor tofogliflozin suppresses atherosclerosis through glucose lowering in ApoE‐deficient mice with streptozotocin‐induced diabetes (2022)
  • Author(s): Iwamoto Masahiko、Kubota Tetsuya、Sakurai Yoshitaka、Wada Nobuhiro、Shioda Seiji、Yamauchi Toshimasa、Kadowaki Takashi、Kubota Naoto
  • Journal Title: Pharmacology Research & Perspectives Volume: 10 Issue: 4
  • DOI: 10.1002/prp2.971
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Substitution of telemedicine for clinic visit during the COVID-19 pandemic of 2020: Comparison of telemedicine and clinic visit. (2022)
  • Author(s): Onishi Y, Ichihashi R, Yoshida Y, Tahara T, Kikuchi T, Kobori T, Kubota T, Iwamoto M, Hamano S, Kasuga M
  • Journal Title: J Diabetes Investig Volume: 13 Issue: 9 Pages: 1617-1625
  • DOI: 10.1111/jdi.13826
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dietary Vitamin B1 Intake Influences Gut Microbial Community and the Consequent Production of Short-Chain Fatty Acids (2022)
  • Author(s): Park J, Hosomi K, Kawashima H, Chen YA, Mohsen A, Ohno H, Konishi K, Tanisawa K, Kifushi M, Kogawa M, Takeyama H, Murakami H, Kubota T, Miyachi M, Kunisawa J, Mizuguchi K.
  • Journal Title: Nutrients Volume: 14 Issue: 10 Pages: 2078-2078
  • DOI: 10.3390/nu14102078
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Metabolic differences and differentially expressed genes between C57BL/6J and C57BL/6N mice substrains (2022)
  • Author(s): Nemoto S, Kubota T, Ohno H
  • Journal Title: PLoS One Volume: 17 Issue: 12 Pages: e0271651-e0271651
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0271651
  • Peer Reviewed