| Project/Area Number |
23K21265
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
21H02352 (2021-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
|
|---|
| Research Institution | Kumamoto University (2022-2024)
Hokkaido University (2021) |
|---|
Principal Investigator |
戸田 知得 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (70571199)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎木 亮介 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 准教授 (00528341)
近藤 邦生 鳥取大学, 医学部, 准教授 (90784950)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
|
|---|
| Keywords | 視床下部 / シナプス / 糖代謝 / グルコースセンシング神経 / 糖尿病 / グルコースセンシング / 骨格筋 / 神経回路 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
血糖値の変化は脳の神経細胞によってモニターされています。この神経細胞はグルコースセンシング神経と呼ばれ、血糖値が増加したときには筋肉でのグルコースの取り込みを増加させるなどして、血糖値を低下させる働きがあります。しかし、肥満するとグルコースセンシング機能が低下して、血糖値が高いままになります。我々は肥満によって起こるグルコースセンシング神経の機能低下を改善させ、糖尿病の治療薬となり得る分子を発見しました。しかし、この分子がどのようなメカニズムで抗糖尿病作用を示すかはよく分かっていません。本研究ではウイルストレーサーや２光子レーザー顕微鏡を用いてそのメカニズムを明らかにします。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は脳による血糖値感知に重要なグルコースセンシング神経の機能が肥満によって低下するメカニズムを解明することである。我々はグルコースセンシング神経のsingle cell RNA sequenceによって、肥満にともなうグルコースセンシング神経機能低下の原因となる分子Ａを発見した。分子Ａの病態発症メカニズムを解明するために2023年度は以下の研究成果を得た。
① グルコースセンシング神経特異的分子Ａ欠損マウスを用いてグルコース負荷試験およびインスリン負荷試験を行うと、欠損マウスは全身の糖代謝が低下していた。しかし、摂食量や体重には変化がなかった。現在、実験例数を増やし、酸素消費などの実験も含めて解析しているところである。糖代謝の実験において、Hyperinsulinemic euglycemic clampと呼ばれる方法が最も信頼される実験技術である。しかし動静脈へのカテーテル留置など技術的に難しいためあまり普及していない。そこで安価な通常の研究室にある部品で本手法ができるように簡略化したプロトコールを作成し、論文として発表した。
② ショ糖を飲んでいるときの神経活動を測定するために、in vivoカルシウムイメージングを行った。ショ糖を飲んだときに細胞内カルシウム濃度が増加する神経細胞が測定した細胞全体の30％程度見つかった。1日10分のショ糖飲水を8日間続けると、これまで活性化していなかった神経細胞も活動するようになった。また8日目にショ糖ではなく、水を飲んだときの変化も取ることができた。カルシウムイメージングの解析に必要なPythonなどのセットアップを終わらせた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
グルコースセンシング神経特異的な分子Ａ欠損マウスにおいて全身糖代謝が悪化し、予想通りの結果になりそうである。あとは実験例数を増やして論文を作成することで予定していた研究内容は達成することができると思われる。グルコースセンシング神経の研究で派生した実験結果もあり、それらも論文としてまとめているところである。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、分子Aによるグルコースセンシング低下メカニズムを解明するために以下の①～③を行う。
① グルコースセンシング神経特異的な分子Ａ欠損マウスの体重、摂食量、糖代謝の変化、グルコースセンシング神経のシナプス形態の変化などを測定する。特にHyperinsulinemic euglycemic clampを用いて全身インスリン感受性、全身の糖利用率、肝臓などでの糖産生率、各組織でのグルコース取り込み速度などを測定する。
② In vivoカルシウムイメージングを行い、高脂肪食で飼育し徐々に肥満になっていくどの段階で視床下部のグルコースセンシング神経の活動低下が起こるかを調べる。また、分子Aを投与した時の神経活動の変化を比べる。
③ 肥満だけでなく精神的ストレスや老化も糖尿病発症リスクを増加する。そこで、うつ病モデルマウスや老化マウスのグルコースセンシング神経の活動を測定する。
|
