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The elucidation of the metal accumulation in islets of human diabetes model mice

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System
Project/Area Number 22H04801
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

福中 彩子  群馬大学, 生体調節研究所, 助教 (60586402)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
KeywordshIAPP / rIAPP / Lumogallion / ICP-MS / 膵島 / ヒト型糖尿病モデルマウス / アルミニウム / 毒性オリゴマー / 鉄 / 亜鉛 / ミトコンドリア機能 / 生命金属 / アミロイド / 糖尿病
Outline of Research at the Start

我々は、糖尿病モデルのヒトIAPP(膵島アミロイド)トランスジェニックマウスの膵島にアルミニウムの過剰蓄積を見出した。本研究は、膵島におけるアルミニウム蓄積の意義と分子機序を解明することを目指すものである。その成果は、2型糖尿病の発症と進行におけるアミロイド形成タンパク質の理解に新たな知見をもたらすと考える。さらに、本研究はアルミニウムによる細胞内分子への攪乱作用の機序を究明することで、生命金属を包括的に研究する本領域の多方面の研究に貢献すると考える。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、(1)アルミニウム蓄積細胞の同定と(2)アルミニウム蓄積の機序について明らかにするために解析を行った。
(1)アルミニウム蓄積細胞の同定
当初SPring-8の放射光を用いてアルミニウムが集積する細胞を検討しようと考えたが、アルミニウムの検出が難しかったため、方針を切り替え、アルミニウムイオンを検出できる蛍光プローブLumogallionを用いて検討した。まずLumogallionの特異性、細胞内局在、定量性について、既存の報告を元に検討し、系をセットアップした。次にhIAPP-Tgマウスの膵島内のどの細胞にアルミニウムが蓄積しているかをLumogallionを用いて検討したところ、LumogallionのシグナルがInsulinのシグナルと共局在することから、アルミニウムは主に膵β細胞に局在することが判明した。
(2)アルミニウム蓄積の機序
(1)よりアルミニウム が蓄積するのが膵β細胞であることから、アルミニウムがどのようにして膵β細胞に蓄積するのか、その機序を探るために、この現象がin vitroで再現できるか検討した。ラット膵β細胞株INS-1細胞にアデノウイルスを用いてLacZ(コントロール),rIAPP, hIAPPを発現させ、細胞数とアルミニウムの蓄積をICP-MSとLumogallionを用いて観察した。rIAPPはhIAPPと異なり、凝集体を形成しないことが報告されている。解析の結果、LacZを発現させた場合と比較するとrIAPP, hIAPPを発現させた場合の方が有意にアルミニウムの蓄積が観察されること、さらにはrIAPPよりhIAPPを発現させた場合の方がアルミニウムの蓄積が観察されることが判明した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Possible involvement of zinc transporter ZIP13 in myogenic differentiation2024

    • Author(s)
      Shoji Masaki、Ohashi Takuto、Nagase Saki、Yuri Haato、Ichihashi Kenta、Takagishi Teruhisa、Nagata Yuji、Nomura Yuki、Fukunaka Ayako、Kenjou Sae、Miyake Hatsuna、Hara Takafumi、Yoshigai Emi、Fujitani Yoshio、Sakurai Hidetoshi、dos Santos Helo?sa G.、Fukada Toshiyuki、Kuzuhara Takashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 8052-8052

    • DOI

      10.1038/s41598-024-56912-7

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Protective Effects of Imeglimin and Metformin Combination Therapy on β-Cells in db/db Male Mice2023

    • Author(s)
      Nishiyama Kuniyuki、Ono Masato、Tsuno Takahiro、Inoue Ryota、Fukunaka Ayako、Okuyama Tomoko、Kyohara Mayu、Togashi Yu、Fukushima Setsuko、Atsumi Takuto、Sato Aoi、Tsurumoto Asuka、Sakai Chisato、Fujitani Yoshio、Terauchi Yasuo、Ito Shuichi、Shirakawa Jun
    • Journal Title

      Endocrinology

      Volume: 164 Issue: 8

    • DOI

      10.1210/endocr/bqad095

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Zinc and iron dynamics in human islet amyloid polypeptide-induced diabetes mouse model2023

    • Author(s)
      Fukunaka Ayako、Shimura Mari、Ichinose Takayuki、Pereye Ofejiro B.、Nakagawa Yuko、Tamura Yasuko、Mizutani Wakana、Inoue Ryota、Inoue Takato、Tanaka Yuto、Sato Takashi、Saitoh Tatsuya、Fukada Toshiyuki、Nishida Yuya、Miyatsuka Takeshi、Shirakawa Jun、Watada Hirotaka、Matsuyama Satoshi、Fujitani Yoshio
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 3484-3484

    • DOI

      10.1038/s41598-023-30498-y

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Establishment of an enzyme-linked immunosorbent assay for mouse pancreatic polypeptide clarifies the regulatory mechanism of its secretion from pancreatic γ cells2022

    • Author(s)
      Saito Daisuke、Nakagawa Yuko、Sato Takashi、Fukunaka Ayako、Pereye Ofejiro Blessing、Maruyama Nobuhiro、Watada Hirotaka、Fujitani Yoshio
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 17 Issue: 8 Pages: e0269958-e0269958

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0269958

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ヒト型糖尿病モデルマウスの膵島における金属動態変化2024

    • Author(s)
      福中彩子
    • Organizer
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      福中彩子
    • Organizer
      微量元素学会
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  • [Presentation] 生活習慣病における生体金属の役割解明2023

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      福中彩子
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  • [Presentation] ヒト型糖尿病モデルマウスの膵島における金属動態変化2023

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      福中彩子
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  • [Presentation] ZIP13-iron axis is a new regulatory mechanism for lipolysis2022

    • Author(s)
      Fukunaka A, Kimura T, Saito D, Fukada T, Watada H, Fujitani Y
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      AsBIC10(10th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ZIP13-iron axis is a new regulatory mechanism for lipolysis2022

    • Author(s)
      Fukunaka A, Kimura T, Saito D, Fukada T, Watada H, Fujitani Y
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      The 8th International Symposium on Matallomics (ISM-8)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生命金属科学研究から究明する代謝システムの解明2022

    • Author(s)
      福中彩子
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      第1回生命金属科学シンポジウム
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      2022 Annual Research Report
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  • [Presentation] ZIP13と鉄を介する新しい脂肪分解の制御機構2022

    • Author(s)
      福中彩子、木村徹、齋藤大祐、綿田裕孝、深田俊幸、藤谷与士夫
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 金属輸送体ZIP13から究明する代謝システムの解明2022

    • Author(s)
      福中彩子、木村徹、齋藤大祐、深田俊幸、綿田裕孝、藤谷与士夫
    • Organizer
      メタルバイオサイエンス研究会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体金属輸送体ZIP13は鉄を介して脂肪分解を制御する2022

    • Author(s)
      福中彩子、木村徹、齋藤大祐、綿田裕孝、深田俊幸、藤谷与士夫
    • Organizer
      第65回日本糖尿病学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 生命金属科学研究の現状と未来 -Our research goal-2022

    • Author(s)
      福中彩子
    • Organizer
      令和4年度生命金属科学夏の合宿
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト型糖尿病モデルマウスにおける金属動態変化2022

    • Author(s)
      福中彩子、志村まり、井上陽登、田中優人、松山智至、一ノ瀬尊之、藤谷与士夫
    • Organizer
      第33回日本微量元素学会学術集会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ZIP13欠損マウスでは筋繊維の組織が変化し、筋力低下が起こる2022

    • Author(s)
      島田正晴、福中彩子、大橋拓人、筧佐織、綿田裕孝、滝沢琢己、深田俊幸、藤谷与士夫
    • Organizer
      第72回日本体質医学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ZIP13による新しい脂肪分解の制御機構2022

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      福中彩子
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      2022年度自然科学研究機構 生理学研究所研究会 臓器連関による生体恒常制維持機構と生体活動の統合的理解
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ZIP13-iron axis is a new regulatory mechanism for lipolysis2022

    • Author(s)
      Fukunaka A, Kimura T, Saito D, Fukada T, Watada H, Fujitani Y
    • Organizer
      The 8th IMCR symposium on Endocrine and Metabolism
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト型糖尿病マウスの膵島における金属動態変化の病態生理学的意義2022

    • Author(s)
      福中彩子、志村まり、一ノ瀬尊之、白川純、綿田裕孝、松山智至、、藤谷与士夫
    • Organizer
      令和4年度生命金属科学夏の合宿
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ZIP13と鉄を介する新しい脂肪分解の制御機構2022

    • Author(s)
      福中彩子、木村徹、齋藤大祐、綿田裕孝、深田俊幸、藤谷与士夫
    • Organizer
      第36回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 亜鉛トランスポーターZIP13の筋組織の機能制御における役割の解明2022

    • Author(s)
      島田正晴、福中彩子、大橋拓人、筧佐織、綿田裕孝、滝沢琢己、深田俊幸、藤谷与士夫
    • Organizer
      第36回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 生命現象を駆動する生体内金属動態の理解と展望2024

    • Author(s)
      福中彩子、藤谷与士夫
    • Total Pages
      75
    • Publisher
      医学書院
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 2023年3月15日 プレスリリース(群馬大学、理化学研究所共同)

    • URL

      https://www.imcr.gunma-u.ac.jp/?post_type=research_result&p=11834

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 2023年3月20日 上毛新聞に研究成果が掲載

    • URL

      https://www.jomo-news.co.jp/articles/-/256737

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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