インスリン分泌顆粒細胞内ロジスティクスのイメージング解析

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 21113523
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: 今泉 美佳 杏林大学, 医学部, 准教授 (40201941)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2010: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2009: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 糖尿病 / 可視化 / インスリン / 分泌 / 開口放出

Research Abstract

1.膵β細胞は刺激に応じてインスリンを分泌すると同時に、インスリン受容体を介してインスリンを受容しPI3Kを活性化している。インスリンによる膵β細胞からのインスリン分泌制御機構を明らかにする目的で、膵β細胞からのインスリン分泌におけるPI3Kの役割について検討を行った。膵β細胞およびMin6細胞をインスリン処理するとグルコース刺激開始から開口放出応答および細胞内Ca^<2+>応答までの潜時がPI3K活性依存的に短縮された。Ca^<2+>透過性チャネルであるTrpV2の細胞膜上における量がインスリン処理によりPI3K活性依存的に増加した。TrpV2阻害剤処理およびRNA干渉(RNAi)によりTrpV2タンパク量を減少させたMIN6細胞ではインスリン処理による開口放出応答潜時の短縮は観察されなかった。以上の結果より、インスリンはPI3K活性を介して細胞膜表面のTrpV2量を増加させることにより、Ca^<2+>応答潜時を短縮し、第1相インスリン開口放出を促進的に制御していることがわかった。
2.CDKAL1遺伝子の変異は第1相インスリン分泌障害を介して、2型糖尿病の一要因を成していると考えられるが、その分子機構は不明である。本研究では、CDKAL1ノックアウト(KO)マウスにおけるインスリン分泌機構を解析した。KOβ細胞では第1相インスリン開口放出の低下が見られ、グルコース刺激に対する細胞内Ca^<2+>上昇の遅延、K_<ATP>チャネルの応答性の低下、ATP生成の低下が観察された。一方、KO細胞におけるCDK5活性は、野生型細胞との間で違いは認められなかった。以上の結果より、CDKAL1はCDK5以外の経路を介して、ATP生成、K_<ATP>チャネルの応答性、細胞内Ca^<2+>上昇を促進することにより、第1相インスリン分泌をコントロールしていることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Deletion of CDKAL1 Affects First-phase Glucose-stimulated Insulin Exocytosis (2010)
  • Author(s): Ohara-Imaizumi M., Aoyagi K., Nagamatsu S, (他12名)
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gαo represses insulin secretion by reducing vesicular docking in pancreatic β cells (2010)
  • Author(s): Zhao A, Ohara-Imaizumi M, (他12名)
  • Journal Title: Diabetes Volume: 59 Pages: 2522-2529
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insulin/phosphatidylinositol 3-kinase pathway accelerates the glucose-induced first phase insulin secretion through TrpV2 recruitment in pancreatic beta-cells (2010)
  • Author(s): Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S, (他2名)
  • Journal Title: Biochem J. Volume: 432 Pages: 375-386
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of resident and newcomer insulin granules by calcium and SNARE proteins. (2010)
  • Author(s): Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S.
  • Journal Title: Front Biosci. Volume: 16 Pages: 1197-1210
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pattern of rise in subplasma membrane Ca2+ concentration determines type of fusing insulin granules in pancreatic beta cells. (2009)
  • Author(s): Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S., (その他4名)
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 385 Pages: 291-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging exocytosis of single glucagon-like peptide-1 containing granules in a murine enteroendocrine cell line with total internal reflection fluorescent microscopy. (2009)
  • Author(s): Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S., (その他4名)
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 391 Pages: 16-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glinide, but not sulfonylurea, can evoke insulin exocytosis by repetitive stimulation : imaging analysis of insulin exocytosis by secretagogue-induced renetitive stimulations. (2009)
  • Author(s): Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S., (その他2名)
  • Journal Title: Exp Diabetes Res. 2009 Pages: 278762-278762
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ホスファチジルイノシトール3-キナーゼによるインスリン分泌制御機構の可視化解析 (2010)
  • Author(s): 青柳共太, 今泉美佳, 永松信哉, (その他2名)
  • Organizer: 第53回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] インスリン分泌顆粒細胞内輸送のイメージング:病態との関連 (2010)
  • Author(s): 今泉美佳、青柳共太、永松信哉
  • Organizer: 第2回 細胞内ロジスティクス班会議(文部科学省科学研究費補助金『新学術領域』)
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Deletion of CDKAL1 affects first-phase glucose stimulated insulin exocytosis. (2010)
  • Author(s): Mica Ohara-Imaizumi
  • Organizer: The 4^<th> Diabetes Leading-edge Conference
  • Place of Presentation: 大津
• [Presentation] Insulin/Phosphatidylinositol 3-kinase pathway accelerates the glucose-induced first phase insulin secretion through TrpV2 recruitment in pancreatic beta-cells. (2010)
  • Author(s): 青柳共太, 今泉美佳, 永松信哉, (その他2名)
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] GLP1粒開口放出のイメージング (2009)
  • Author(s): 今泉美佳, 青柳共太, 永松信哉
  • Organizer: 2^<nd> Incretion, Islet Initiative
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-11-28
• [Presentation] 膵β細胞における2相性インスリン開口放出機構のイメージング解析 (2009)
  • Author(s): 今泉美佳
  • Organizer: 第38回杏林医学会総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-11-21
• [Presentation] 糖尿病での2相性インスリン開口放出機構の解明 (2009)
  • Author(s): 今泉美佳
  • Organizer: 第40回病態代謝研究会研究報告会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-10-17
• [Presentation] 膵β細胞からのインスリン開口放出のイメージング解析 (2009)
  • Author(s): 今泉美佳
  • Organizer: 川崎北部代謝内分泌フォーラム
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Presentation] 膵β細胞からのインスリン開口放出の可視化解析. (2009)
  • Author(s): 今泉美佳
  • Organizer: 平成21年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2009-05-17
• [Presentation] 分泌第2相インスリン開口放出におけるアクチン細胞骨格の調節機構 (2009)
  • Author(s): 今泉美佳, 青柳共太, 永松信哉, (その他2名)
  • Organizer: 第52会日本糖尿病学会鞭学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] ミチグリニドおよびグリメピリドを用いた繰り返し刺激に対するインスリン分泌応答の可視化解析 (2009)
  • Author(s): 青柳共太, 今泉美佳, 永松信哉, (その他2名)
  • Organizer: 第52会日本糖尿病学会年度学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] インスリン分泌顆粒細胞内ロジスティックスのイメージング解析 (2009)
  • Author(s): 今泉美佳, 青柳共太, 永松信哉, (その他1名)
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域「細胞内ロジスティシクス」第一回細胞内ロジスティックス班会議
  • Place of Presentation: 沖縄
• [Presentation] ホスファチジルイノシトール-3-キーナーゼによるインスリン分泌機構の可視化解析 (2009)
  • Author(s): 青柳共太, 今泉美佳, 永松信哉
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域「細胞内ロジスティックス」第一回細胞内ロジスティックス班会議
  • Place of Presentation: 沖縄
• [Book] 糖尿病学の進歩 (2009)
  • Author(s): 今泉美佳・永松信哉
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 診断と治療社