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2015 Fiscal Year Research-status Report

低血糖による合併症増悪機序におけるmtROSとWarburg effectの関与

Research Project

Project/Area Number 15K09393
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

久木留 大介  熊本大学, 医学部附属病院, 助教 (10555759)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 荒木 栄一  熊本大学, その他の研究科, 教授 (10253733)
松村 剛  熊本大学, 医学部附属病院, 講師 (20398192)
西川 武志  独立行政法人国立病院機構熊本医療センター(臨床研究部), その他部局等, その他 (70336212) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
KeywordsミトコンドリアROS / 低血糖 / β酸化
Outline of Annual Research Achievements

【目的】本研究では、急激な血糖是正や低血糖によりmtROSが増加する可能性を検討する。さらに、低血糖時のmtROS産生と細胞内エネルギー代謝、低血糖由来mtROSと網膜症との関連について明らかにし、新規の合併症治療法を探索する。
【結果】①低グルコース(low)群では正常グルコース(normal)群に比しmtROS産生増加 (1.16 vs 1.00, p<0.01)を認め、MnSOD過剰発現ECのlow群ではmtROS産生増加抑制を認めた。②網羅的メタボローム解析にて、low群ではnormal群に比し解糖系の低下によるピルビン酸や乳酸濃度低下 (242 vs 287 pmol/106 cells, p=0.06 ; 1264 vs 2344 pmol/106 cells, p=0.004)を認めた。一方、両群間でTCA回路を構成する代謝産物、ATPおよびGTPに有意差はなく、low群で解糖系の低下によるエネルギー供給欠乏には至っていないと考えた。しかし、解糖系とβ酸化からの代謝物であるアセチルCoA濃度は、両群同等であり(0.2 vs 0.3 pmol/106 cells, p=0.23)、low群では解糖系の低下を補うためのβ酸化亢進が推測された。また、グルタミン代謝中間産物には両群間に変化を認めなかった。パルミチン酸添加によるミトコンドリア酸素消費速度( OCR )は、low群でnormal群に比しパルミチン酸不含培養時より有意な増加(232 vs 174 pmol/min, p<0.05 )を認めた。しかし、etomoxir(CPT1阻害剤)処理にてパルミチン酸添加によるlow群のOCR増加は、normal群と同程度 (167 pmol/min)に抑制を認め、low群におけるβ酸化亢進が示唆された。③low群でACCのリン酸化増強を確認した。low群で産生増加を認めたmtROSは、β酸化阻害剤により抑制を認めたが、Warburg効果に寄与しているグルタミン酸代謝経路阻害剤では、抑制は認めなかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

内皮細胞は、低グルコース刺激によりミトコンドリア由来活性酸素(mtROS)を産生増加することを確認できた。その基質としてWarburg効果に寄与しているグルタミン酸代謝を予想していたが、グルタミン阻害剤では、mtROS産生抑制は認められなかった。網羅的メタボローム解析により脂肪酸β酸化亢進が生じている可能性を早期に見いだせたことで、概ね順調な研究の進行が得られている。

Strategy for Future Research Activity

In vivo研究を主に予定しており、10週齢のC57BL/6マウス( WT )および血管内皮特異的MnSOD過剰発現マウス( eMnSOD-Tg )を用い、さらに各マウスにストレプトゾトシン導入糖尿病の4週間後よりインスリン腹腔内投与による低血糖負荷 ( BG: 45 mg/dL、持続時間60分、6回/2週 )を実施し、低血糖による網膜症への影響を解析する。網膜組織における④酸化ストレス ( ROS )を8-hydroxy-2'-deoxyguanosine ( 8-OHdG )抗体、⑤網膜症増悪の初期変化をsemaphorin-3A ( SEMA3A )抗体とvascular endothelial growth factor ( VEGF )抗体、を用いた蛍光免疫染色法により評価する。さらには、Laser Microdissection法にて網膜組織におけるSEMA3AやVEGF mRNAの定量も解析を予定している。

Causes of Carryover

効率的に実験を施行できた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度も計画的効率的に研究を進めていく。

  • Research Products

    (1 results)

All 2016

All Presentation (1 results)

  • [Presentation] 糖尿病合併症の機序解明-低血糖による糖尿病合併症増悪におけるミトコンドリア由来活性酸素(mtROS)の関与2016

    • Author(s)
      梶原伸宏
    • Organizer
      第59回 日本糖尿病学会年次学術集会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      2016-05-19 – 2016-05-21

URL: 

Published: 2017-01-06  

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