インスリン分泌におけるαケトグルタル酸脱水素酵素の役割

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K19512
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小倉 雅仁 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00547812)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: αKGDHのインスリン分泌に及ぼす影響

Outline of Annual Research Achievements

膵β細胞におけるグルコースによるインスリン分泌に必須なATPの合成に、クエン酸回路は重要な代謝回路である。α-ケトグルタル酸脱水素酵素はクエン酸回路内の酵素の一つであり、アルツハイマー病の神経細胞では酸化ストレスによって活性が低下していると報告されている。しかし、膵β細胞での生理的なインスリン分泌におけるα-ケトグルタル酸脱水素酵素の意義や、2型糖尿病の病態での酸化ストレスを介したインスリン分泌障害におけるα-ケトグルタル酸脱水素酵素の寄与は明らかではない。
応募者はまずα-ケトグルタル酸脱水素酵素の特異的阻害剤であるα-keto-β-methyl-n-valeric acid（以下、KMV）を用いて検討を行った。マウス膵島をKMVで処理してインスリン分泌を評価したところ、クエン酸回路内の酵素であるα-ケトグルタル酸脱水素酵素を抑制するのでインスリン分泌は抑制されると仮定していたが、逆にインスリン分泌は亢進した。次にマウス膵β細胞株においてKMVを用いて同様の検討を行ったが、同様にインスリン分泌は亢進した。KMVの非特異的な作用を除外するために、マウス膵β細胞株においてα-ケトグルタル酸脱水素酵素をsiRNAにてノックダウンして同様の検討を行ったが、やはりインスリン分泌は亢進していた。
α-ケトグルタル酸脱水素酵素の酵素反応が酸化ストレスを生じさせる可能性もあるので、阻害剤やノックダウンによるα-ケトグルタル酸脱水素酵素が抑制されたことで酸化ストレスが減少し、インスリン分泌が亢進した可能性も考えられた。また、神経細胞と膵β細胞ではα-ケトグルタル酸脱水素酵素の生理機能また病態における役割が異なっている可能性も考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初はαKGDHの抑制によりインスリン分泌が低下するものであったが、実際は亢進することが明らかとなり、当初の計画予定と異なる部分が出てきたため。
αKGDHの酵素活性測定系の確立に難渋しているため。

Strategy for Future Research Activity

神経細胞では酸化ストレスによりαKGDHの酵素活性が低下することが報告されているが、申請者の検討結果からは膵β細胞においては酸化ストレスとαKGDHの酵素活性には異なった関係がある可能性もあり、αKGDHの酵素活性測定系の確立に努め、脂肪酸負荷やROSの供与によってαKGDHの酵素活性がどのように変化するかを明らかにする。