膵β細胞と視床下部を標的としたビオチンのエピゲノム制御による２型糖尿病の発症予防

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K00825
• Research Institution: University of Niigata Prefecture
• Principal Investigator: 曽根 英行 新潟県立大学, 人間生活学部, 准教授 (90398511)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ビオチン / 視床下部 / 膵β細胞 / グルコキナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は、健常マウス（C57BL/6jマウス）を使用してビオチンによる視床下部を介した摂食抑制と膵島細胞増殖について検討した。ビオチンの有力な標的遺伝子であるglucokinase遺伝子及び関連遺伝子の発現量をそれぞれの組織で測定し、膵島細胞増殖効果を蛍光免疫組織染色法で評価した。その結果、視床下部ではビオチン群（ビオチン内服）のglucokinase遺伝子発現量は対照群の1.3倍を示し、hexokinase遺伝子の発現量には変化を認めなかった。以上のことから、ビオチンは視床下部において高血糖に応答する神経核（腹内側核）で摂食抑制作用を示すことが示唆された。膵島では、ビオチン群のglucokinase遺伝子及びGLUT2遺伝子の発現量は対照群の1.4倍に増加した。膵島細胞における細胞増殖マーカー Mini Chromsome Maintenance 7の陽性細胞数は対照群の2.4倍を示し、膵β細胞におけるKi-67陽性細胞数は対照群の1.3倍であった。さらに、膵α細胞ではKi-67陽性細胞数は対照群の3倍を示しており、ビオチンによる膵島細胞増殖の促進が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、ビオチンによる視床下部への効果を再検討し、腹内側核の摂食抑制遺伝子であるglucokinaseの発現上昇を示唆する結果を得た。さらに、新たな視点から膵島におけるビオチンの効果を検討し、ビオチンによる膵島細胞の増殖促進を明らかにした。摂食行動や膵β細胞増殖が亢進する2型糖尿病マウスでは、ビオチンはより効果に作用することが期待される。ビオチンによる2型糖尿病予防の基盤となるデータが得られた点から、本年度の研究はおおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度では、健常マウスによる検討によって、ビオチンによる視床下部及び膵島におけるglucokinase遺伝子の発現上昇を介した摂食抑制及び膵島細胞の増殖効果を示唆する結果を得た。そこで平成28年度は、摂食亢進及び膵β細胞の代償的増殖を示す高脂肪食負荷マウスを用いて、これらビオチンの効果について検討する。2型糖尿病の発症・進展をグルコース負荷試験とインスリン負荷試験で確認し、視床下部では、腹内側核にターゲットを絞り、glucokinase遺伝子及び摂食抑制関連遺伝子の発現量とこれら遺伝子がクロマチンを形成するヒストンのビオチニル化頻度について検討する。膵島では、膵β細胞及びα細胞の細胞増殖能を蛍光免疫染色法で確認した後、膵島細胞増殖関連遺伝子（膵島細胞発生及び細胞周期関連遺伝子）の発現量を測定し、これらの遺伝子についてヒストンビオチニル化頻度を検討する。

Causes of Carryover

本年度の実験計画が概ね順調に進行しており、使用予定であった期限の短い試薬等について追加購入を抑えることができたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度計画にある同様の試薬等を用いた測定実験に使用する。