膵島の発生・新生における血管神経ワイヤリング形成とリモデリングの機構の解析

• Project Area: Vasculo-neural wiring and their interdependent crosstalk
• Project/Area Number: 25122708
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 林 良敬 名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (80420363)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000); Fiscal Year 2014: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2013: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: グルカゴン / 糖尿病 / 細胞増殖制御 / 液性因子 / ランゲルハンス島 / インスリン / 自律神経 / 細胞増殖 / 神経内分泌腫瘍 / 基底膜 / 発生分化

Outline of Annual Research Achievements

グルカゴン遺伝子欠損モデル動物（GCGKO:グルカゴン-GFPノックインマウスのホモ接合体）においては、GFP陽性α細胞過形成にともなって膵島への神経分布が乏しく、血管の形態にも異常がみとめられることが明らかとなった。GFP陽性α細胞過形成が液性因子に促進されているのか、神経性のシグナルにより促進されているかを明らかとするために、GCGKOから単離したGFP陽性細胞塊をGCGKOおよび対照群の腎臓被膜下に移植する実験を行った。4週間後に移植された臓器を解析した結果、GCGKOにおいてはGFP陽性細胞の増殖が認められた一方で、対照群に移植された細胞の増殖はほとんどみとめられなかった。
以上の結果から、α細胞の増殖は液性因子により制御されていることが強く示唆された。また肝臓特異的にグルカゴン受容体を欠損する動物においてもα細胞の過形成が生じるという海外からの報告を合わせると、この液性因子は肝臓に由来すると考えられた。成獣GCGKO肝臓において特異的に増加／減少する因子を、α細胞増殖促進因子／抑制因子の候補として、出生直後から生後一週間の時期の肝臓における遺伝子発現を解析した。また、この時期におけるα細胞増殖・血管・神経のワイヤリングを解析した。
ワイヤリング解析においてはCUBIC法による組織透明化とWhole-mount免疫組織化学法を組み合わせることが、膵島形成過程における血管・神経ワイヤリングの三次元的理解に極めて有用であることが明らかとなった。一方、出生前後の肝臓での遺伝子発現は、成獣肝臓におけるパターンと、大きく異なり、成獣においてGCGKOと対照群の間で発現に大きな差を示した遺伝子の多くでは、その差は小さくなっていた。今後、α細胞増殖制御因子の探索を進めるにあたって、発達期と成獣ではα細胞の増殖制御機構が異なる可能性を踏まえる必要があると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Fatty acid binding protein 5 (FABP5) regulates diet-induced obesity (DIO) via GIP secretion from enteroendocrine K-cells in response to fat ingestion. (2015)
  • Author(s): Shibue, K., Yamane, S., Harada, N., Hamasaki, A., Suzuki, K., Joo, E., Iwasaki, K., Nasteska, D., Harada, T., Hayashi, Y., Adachi, Y., Owada, Y., Takayanagi, R. and Inagaki, N.
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Metab Volume: 308 Issue: 7 Pages: 583-591
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00543.2014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] KATP channel as well as SGLT1 participates in GIP secretion in the diabetic state (2014)
  • Author(s): Ogata H, Seino Y, Harada N, Iida A, Suzuki K, Izumoto T, Ishikawa K, Uenishi E, Ozaki N, Hayashi Y, Miki T, Inagaki N, Tsunekawa S, Hamada Y, Seino S, Oiso Y
  • Journal Title: J Endocrinol Volume: 222 Issue: 2 Pages: 191-200
  • DOI: 10.1530/joe-14-0161
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glucagon is essential for adaptive thermongenesis in brown adipose tissue. (2014)
  • Author(s): Kinoshita K, Ozaki N, Takagi Y, Murata Y, Oshida Y, Hayashi Y
  • Journal Title: Endocrinology Volume: 155 Issue: 9 Pages: 3484-3492
  • DOI: 10.1210/en.2014-1175
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Activation of the RhoB Signaling Pathway by Thyroid Hormone Receptor β in Thyroid Cancer Cells. (2014)
  • Author(s): Ichijo S, Furuya F, Shimura H, Hayashi K, Kobayashi T, Kitamura K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 12 Pages: e116252-e116252
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116252
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Low temperature-induced circulating triiodothyronine accelerates seasonal testicular regression. (2014)
  • Author(s): K. Ikegami, Y. Atsumi, E. Yorinaga, H. Ono, I. Murayama1, Y. Nakane, W. Ota, N. Arai, A. Tega, M. Iigo, V. M. Darras, K. Tsutsui, Y. Hayashi, S. Yoshida and T. Yoshimura
  • Journal Title: Endocrinology Volume: 56 Issue: 2 Pages: 647-659
  • DOI: 10.1210/en.2014-1741
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sensory and motor physiological functions are impaired in gastric inhibitory polypeptide receptor deficient mice. (2014)
  • Author(s): Okawa T, Kamiya H, Himeno T, Seino Y, Tsunekaw S, Hayashi Y, Harada N, Yamada Y, Inagarki N, Seino Y, Oiso Y, Nakamura J
  • Journal Title: Journal of Diabetes Investigation Volume: 5(1) Issue: 1 Pages: 31-37
  • DOI: 10.1111/jdi.12129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aristaless-related homeobox plays a key role in hyperplasia of the pancreas islet α-like cells in mice deficient in proglucagon-derived peptides (2013)
  • Author(s): Xu S, Hayashi Y, Takagishi Y, Itoh M, Murata Y
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Issue: 5 Pages: e64415-e64415
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0064415
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hyperthyroidism due to thyroid stimulating hormone secretion after surgery for Cushing’s syndrome: a novel cause of the syndrome of inappropriate secretion of thyroid stimulating hormone. (2013)
  • Author(s): Tamada D, Onodera T, Kitamura T, Yamamoto Y, Hayashi Y, Murata Y, Otsuki M, Shimomur I
  • Journal Title: Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism Volume: 98(7) Issue: 7 Pages: 2656-62
  • DOI: 10.1210/jc.2013-2135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 膵島とグルカゴンシグナル―グルカゴンKOマウスによる解析― (2013)
  • Author(s): 林 良敬、清野祐介、尾崎信暁
  • Journal Title: Diabetes Frontier Volume: 5(24) Pages: 550-4
• [Presentation] Visualization of pancreatic islets using a decolorization technique. (2015)
  • Author(s): Hayashi Y
  • Organizer: 2nd International Symposium 2015, Neuro-Vascular Wiring.
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-01-28 – 2015-01-30
• [Presentation] グルカゴンによる膵島内分泌細胞の分化増殖制御 シンポジウム「膵内分泌細胞の可塑性を制御するシグナルネットワーク」 (2014)
  • Author(s): 林 良敬
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] Glucagon-GFP knock-in mice, a model to analyze development, differentiation and proliferation of isletα-cells and intestinal L-cells. (2014)
  • Author(s): Hayashi Y
  • Organizer: 熊本医学・生物化学国際シンポジウム「幹細胞制御と臓器再建」
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [Presentation] Pancreatic neuroendocrine tumors in mice deficient in glucagon gene. (2014)
  • Author(s): Hayashi Y, Takano Y, Kasai K, Imai T, Murata Y
  • Organizer: ICE/ENDO 2014, The 16th International Congress of Endocrinology/ The 96th Endocrine Society Annual Meeting
  • Place of Presentation: 米国
  • Year and Date: 2014-06-21 – 2014-06-24
• [Presentation] Diabetes in the absence of glucagon. In Symposium “Glucagon Renaissance in Osaka” (2014)
  • Author(s): Ozaki N, Seino Y, Hayashi Y
  • Organizer: 第57回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
  • Invited
• [Presentation] グルカゴンと代謝制御. -シンポジウム“恒常性維持のためのホルモン分泌調節”- (2014)
  • Author(s): 林 良敬
  • Organizer: 第87回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2014-04-24 – 2014-04-26
  • Invited
• [Presentation] Vascular basement membrane in developing islets of Langerhans in the presence or absence of proglucagon-derived peptides. (2014)
  • Author(s): Hayashi Y
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
• [Presentation] Vascular basement membrane in developing islets of Langerhans in the presence or absence of proglucagon-derived peptides. (2014)
  • Author(s): Yoshitaka Hayashi
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: 京都市
• [Presentation] 褐色脂肪組織の熱産生におけるグルカゴンの役割の解明－グルカゴン遺伝子欠損マウスの解析－ (2014)
  • Author(s): 木下佳大，尾崎信暁，高木祐輔，村田善晴，押田芳治，林 良敬
  • Organizer: 第28回第日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 宮崎市
• [Presentation] Metabolism and islet “α”-cell hyperplasia in mice deficient in proglucagon-derived peptides. (2013)
  • Author(s): Yoshitaka Hayashi
  • Organizer: 第56回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 熊本市
  • Invited
• [Presentation] プログルカゴン由来ペプチドと代謝制御異常. キックオフシンポジウム (2013)
  • Author(s): 林 良敬
  • Organizer: キックオフシンポジウム ゲノム・エピゲノム解析による生活習慣病の病態解明とその制御を目指した分子標的の探索研究プロジェクト
  • Place of Presentation: 群馬大学
  • Invited
• [Presentation] グルカゴン遺伝子欠損動物モデル相同遺伝性内分泌疾患は存在するか？ (2013)
  • Author(s): 林 良敬
  • Organizer: 第19回Kansai Diabetes Mellitus Federation研究会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Invited
• [Presentation] グルカゴン遺伝子とランゲルハンス島内分泌細胞の増殖 (2013)
  • Author(s): 林 良敬
  • Organizer: 第1回岳南DM Specialist懇話会
  • Place of Presentation: 富士市
  • Invited
• [Presentation] グルカゴン欠損動物モデルにおける膵島内分泌細胞の増殖と神経内分泌腫瘍 (2013)
  • Author(s): 林 良敬
  • Organizer: 第225回 発生研セミナー
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Invited
• [Presentation] プログルカゴン遺伝子GFPノックインマウスにおける膵β細胞由来GIPの分泌機構の解析 (2013)
  • Author(s): 清野祐介, 尾崎信暁, 深見亜矢子, 尾方秀忠, 飯田淳史, 藤谷 淳, 大川哲司, 石川孝太, 泉本貴子, 上西栄太, 三木隆司, 清野 進, 恒川 新, 林 良敬, 大磯ユタカ, 濱田洋司
  • Organizer: 第56回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 熊本市
• [Presentation] プログルカゴン由来ペプチド欠損マウスは、高脂肪食負荷により耐糖能は悪化するが肥満抵抗性を示す. (2013)
  • Author(s): 高木祐輔、尾崎信暁、木下佳大、清野祐介、村田善晴、押田芳治、林 良敬
  • Organizer: 第25回分子糖尿病学シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪市