新たな視床下部摂食調節ホルモンオレキシンとMCHの細胞生理・分子内分泌学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12470222
• Research Institution: Miyazaki Medical College
• Principal Investigator: 山口 秀樹 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (10305097)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢田 俊彦 自治医科大学, 医学部, 教授 (60166527) ; 中里 雅光 宮崎医科大学, 医学部, 講師 (10180267)
• Keywords: オレキシン / MCH / 視床下部外側野 / 遺伝子発現 / 摂食調製 / 免疫染色 / ノックアウトマウス / in situ hybridization

Research Abstract

グレリンはヒトおよびラットの胃から単離され、構造決定された新規ペプチドホルモンである。グレリンは28個のアミノ酸残基よりなり、3番目のセリン残基にオクタン酸がエステル結合するという生理活性物質としては他に類を見ない構造をしている。グレリンは強力な成長ホルモン分泌促進作用を有すると同時に、摂食亢進や体重増加、消化管機能調節などエネルギー代謝調節に重要な作用を持つ(Nature 1999,Nature 2001)。我々のグループはグレリンによる摂食亢進作用の一部は弓状核(ARC)にあるニューロペプチドY(NPY)/アグーチ関連タンパク質(AgRP)産生ニューロンを刺激することによって生じることを明らかにした(Nature 2001)。脳内に広く分布しているグレリンレセプター(GHS-R)mRNAは摂食調節を司る重要な部位の一つである視床下部外側野(LH)において発現しており、グレリンの摂食亢進作用はARCばかりではなくLHも介している可能性が考えられる。LHには摂食亢進作用を有するオレキシンとMCH産生ニューロンが存在し、この二つのタイプのニューロンはそれぞれ独立して摂食を調節していると考えられている。本研究はグレリンの摂食調節機序を明らかにするために、LHで産生される摂食亢進ペプチドオレキシンおよびMCHとの解剖学的、機能的連関を検討した。グレリンの投与によりLHにおいてMCHニューロンにc-fosの発現は観察されなかったが、20〜30%のオレキシンニューロンにc-fos発現が観察された。グレリン投与による2時間の摂餌量は抗オレキシンlgGを前投与することによって有意に減少し、一方、抗MCH lgGの前投与による摂餌量の減少は認められなかった。ラット脳を二重免疫染色した切片からグレリン神経細胞がLHにあるオレキシンニューロンに投射していることが電子顕微鏡および光学顕微鏡で組織化学的に確認された。オレキシンノックアウトマウス(OxKO)と野生型マウス(WT)にグレリンを投与した結果、OxKOの2時間の摂餌量はWTの摂餌量と比較して有意に低値を示した。抗NPY lgGを脳室内に前投与によるオレキシンニューロンのc-fos発現の減少は認められなかった。我々はグレリンとオレキシンの直接的な解剖学的関連を明らかにした。また、グレリンの摂食調節作用の一部が機能的にオレキシンニューロンを介していることを示した。グレリンのオレキシンニューロン刺激に対する間接的作用として、NPYを介した系も存在すると考えられるが、抗NPY lgGを用いた成績において、グレリンによるオレキシンニューロンの活性化に対してNPYの寄与が小さいことを示した。我々はグレリンの摂食亢進機構がArcのNPY/AgRP経路ばかりではなく、グレリンとオレキシンの解剖学的、機能的に直接的な経路によって生じていることを明らかにした。複雑なエネルギー代謝調節機構におけるグレリン作用の理解がさらに深まった。

Research Products

• [Publications] Mondal MS, Nakazato M, Matsukura S: "Characterization of orexins (hypocretins) and melanin-concentrating hormone in the genetically obese mice"Regul Pept. 104. 21-25 (2002)
• [Publications] Toshinai K, Date Y, Murakami N, Shimada M, Guan J, Wang Q, Funahashi H, Sakurai T, Shioda S, Matsukura S, Kangawa K, Nakazato: "Ghrelin-induced food intake is mediated via the orexin pathway"Endocrinology. 144. 1506-1512 (2003)
• [Publications] Date Y, Nakazato M, Hashiguchi S, Dezaki K, Mondal MS, Hosoda H, Kojima M, Kangawa K, Arima T, Matsuo H, Yada T, Matsukura S.: "Ghrelin is present in pancreatic α-cells of humans and rats and stimulates insulin secretion"Diabetes. 51. 124-129 (2002)
• [Publications] Murakami N, Hayashida T, Kuroiwa T, Nakahara K, Ida T, Mondal MS, Nakazato M, Kojima M, Kangawa K.: "Role for central ghrelin in food intake and secretion profile of stomach ghrelin in rats"J Endocrinol. 174. 283-288 (2002)
• [Publications] Tanaka M, Naruo T, Nagai N, Kuroki N, Shiiya T, Nakazato M, Matsukura S, Nozoe S.: "Habitual binge/purge behavior influences circulating ghrelin levels in eating disorders"J Psychiatr Res. 37. 17-22 (2002)
• [Publications] Nakazato M, Yamaguchi H, Date Y, Mondal MS, Murakami N, Hosoda H, Kojima M, Kangawa K, Matsuo H, Matsukura S.: "Ghrelin : a novel peptide hormone involved in the regulation of growth hormone secretion and energy balance."Endocrine J. (in press).
• [Publications] 中里雅光: "Annual Review 内分泌・代謝"金澤康徳、武谷雄二、開原久彦、山田信博. 294 (2002)