糖毒性に伴うインスリン生合成低下の責任転写因子同定と病態生理学的意義の検討

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10671071
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 梶本 佳孝 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (60301256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松久 宗英 大阪大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 山崎 義光 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (40201834)
• Keywords: インスリン非依存型糖尿病 / 転写因子 / ブドウ糖毒性 / 抗酸化剤 / インスリン遺伝子

Research Abstract

本研究は、慢性高血糖に際し認められるglucose toxicityをターゲットとしたNIDDMの新しい予防法・治療法の開発に繋がる手掛かりを得るため、インスリン生合成低下の背景に存在する分子機構の解明を目指してきた。一昨年までの検討により、MIN6細胞においてインスリン遺伝子転写に関わるNeuroD/Beta2およびPax-6に関してAntisense oligonucleotide法およびSomatic knockout法による抑制を試みたが、前者の方法では有効な発現抑制が認められず、また、後者の方法では長期培養のために細胞特性が(knockoutと無関係に)spontaneousに変化してしまうことが明らかとなり、実験系として不適当と考えられた。
こうした中で、昨年以降、方針を若干変更して、invivoにおける抗酸化剤投与が糖尿病発症に及ぼす影響を評価し、その際に期待されるインスリン生合成改善とともに活性の改善する転写因子を検索してきた。用いたモデルは、肥満NIDDMモデルであるC57BL/KsJ-db/dbマウスで、これに抗酸化剤であるN-acetyl-L-cysteine(NAC;一部、vitaminC、vitaminEを併用)、あるいはprobucol(PBL)を餌に混ぜて6週齢より投与し、耐糖能や膵β細胞機能の変化を評価した。
16週齢において腹腔内グルコース負荷試験(1g/kgグルコース)を施行した結果、NACまたはPBL投与群において耐糖能の改善及びグルコース応答性インスリン分泌の改善を認めた。VitamineC、Eは、単独では効果を認めなかったが、NACとの併用で効果増強が認められた。一方、コントロールマウスであるC57BL/KsJマウスに抗酸化剤を投与しても耐糖能の改善は認められなかった。このような結果から、C57BL/KsJ-db/dbマウスにおいて認められた抗酸化剤の効果は高血糖とリンクして発揮されたものであることが示唆された。加えて、16週齢においてインスリン抗体を用いて免疫組織染色を施行した結果、NACあるいはPBL投与群では膵島massが有意に保たれ、また、インスリンの脱顆粒の程度が低いことが認められた。膵におけるインスリン含量も有意に高かった。興味深いことにPBL投与群では膵島細胞における中性脂肪含量が著明に低下し、lipotoxicityもあわせて軽減されたものと考えられた。一方、転写因子に関しては、PDX-1の発現がdb/dbマウスでは著明に減少していることを認めた。この減少は、糖尿病進展に伴うインスリン含量の低下とともに進行性に認められた。加えて、NACあるいはPBL投与により、インスリン生合成の改善とともにPDX-1の発現の回復が認められたことから、酸化ストレスに伴うPDX-1の活性低下が2型糖尿病で認められるインスリン生合成低下に関与することが示唆された。以上の結果から、糖尿病状態において認められる膵β細胞障害の原因として活性酸素とそれに伴うPDX-1活性低下が関与し、抗酸化剤投与によって酸化ストレスが軽減されることが膵β細胞を糖毒性から保護することが示された。

Research Products

• [Publications] Kajimoto Y.et al.: "Induction of glycation suppresses glucokinase gene expression in HIT-T15 cells"Diabetologia. 42(12). 1417-1424 (1999)
• [Publications] Kaneto H.et al.: "Benefical effects of antioxidant in diabetes: possible protection of pancreatic beta-cells against glucose toxicity"Diabetes. 48(12). 2398-2406 (1999)
• [Publications] Kaneto H.et al.: "Oxidative stress induces p21 expression in pancreatic islet cells: possible implication in beta-cell dysfunction"Diabetologia. 42(9). 1093-1097 (1999)
• [Publications] Fujitani Y.et al.: "Identification of a portable repression domain and an E1A-responsive activation domain on pax4 : a possible role of pax4 as a transcriptional repressor in the pancreas"Molecular and Cellular Biology. 19(12). 8281-8291 (1999)