糖尿病でのインスリン分泌不全の成因に関する生理学的および分子生物学的研究-膵β細胞イオンチャネル系の機能ならびにその調節機構の異常の解明-

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07671128
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 石田 均 京都大学, 医学研究科, 助手 (80212893)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清野 裕 京都大学, 医学研究科, 教授 (40030986)
• Keywords: 糖尿病 / 膵β細胞 / インスリン分泌 / 細胞内カルシウム濃度 / パッチクランプ法 / ATP感受性K^+チャネル / 電位依存性Ca^<2+>チャネル

Research Abstract

糖尿病患者の大多数を占めるインスリン非依存型糖尿病(NIDDM)では、その病態の特徴として、ブドウ糖に対するインスリン分泌不全の存在が認められる。一方、ブドウ糖以外の分泌刺激に対してはむしろ分泌は亢進している事実が知られているが、その分子メカニズムについては未だ明らかではない。そこで膵β細胞におけるインスリン分泌機構において重要な役割を演じている細胞内Ca^<2+>濃度、ならびに細胞外からのCa^<2+>の流入口である電位依存性Ca^<2+>チャネル(VDCC)について、蛍光指示薬Fura 2を用いたvideo image analysisおよび電気生理学的手法のpatch clamp法により直接的な検討を加えた。遺伝性NIDDMモデルのGKラットではブドウ糖刺激による細胞内Ca^<2+>濃度上昇の障害を認めたものの、一方、ブドウ糖以外の脱分極刺激である高濃度K^+に対しては上昇反応の亢進を認めた。次いで脱分極刺激に対するVDCC活性をpatch clamp法のwhole cell recordingにより検討を加えたところ、GKラットの膵β細胞では対照に比して内向きCa^<2+>電流の増大を認めた。また脱分極刺激の強度と内向き電流から成るI-V曲線の比較検討により、この電流の増大は広い範囲の脱分極刺激(-20mV〜+40mV)で認められた。一方、細胞内ブドウ糖代謝機構を保持し得るナイスタチン法によるperforated patchの検討により、ブドウ糖代謝を介した直接的なVDCC活性化機構に障害が認められた。したがって、これらの事実がNIDDMでのブドウ糖以外の脱分極刺激に対するインスリン分泌反応の亢進、すなわちインスリン分泌不全のブドウ糖刺激に対する選択性の成因に密接に関与しているものと推測された。

Research Products

• [Publications] K. Masuda, H. Ishida et al.: "Effects of Troglitazone(CS-045) on insulin secretion in isolated rat pancreatic islets and HIT cells: an insulinotropic mechanism distinct from glibenclamide." Diabetologia. 38(1). 24-30 (1995)
• [Publications] Y. Okamoto, H. Ishida et al.: "Hyperresponse in calcium-induced insulin release from electrically permeabilized pancreatic islets of eiabetic GK rats and its defective augmentation by glucose." Diabetologia. 38(7). 772-778 (1995)
• [Publications] N. Inagaki, H. Ishida et al.: "Expression and role of ionotropic glutamate receptors in pancreatic islet cells." FASEB J. 9(5). 686-691 (1995)
• [Publications] K.Suzuki, H. Ishida et al.: "The urinary concentration of sialic acid is increased in non-insulin-dependent diabetic patients with microangiopathy: a possible useful marker for diabetic microangiopathy." Diabetic Med. 12(12). 1092-1096 (1995)
• [Publications] T. Miura, H. Ishida et al.: "Effect of chitosan on blood glucose and lipid in normal and diabetic mice." Biol Pharm Bull. 18(11). 1623-1625 (1995)
• [Publications] A. Ishida-Takahashi, H. Ishida et al.: "Block of pancreatic ATP-sensitive K^+ channels and insulinotropic action by the antiarrhythmic agent cibenzoline." Br J Pharmacol. (in press). (1996)