2017 Fiscal Year Research-status Report
コレステロール合成阻害による糖尿病発症機構解明と治療法の開発
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16K09789
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
石橋 俊 自治医科大学, 医学部, 教授 (90212919)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 糖尿病 / コレステロール / 膵β細胞 / HMG-CoA還元酵素 / マウス / ノックアウト / インスリン / スタチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①KOマウスの膵島におけるHMGCR遺伝子発現は、対照群と比較して78%抑制されていた。
②生後10週齢において体重は対照群24.44±1.72 gに対し、KOマウス22.58±1.10 gと有意な減少を認めた。また空腹時血糖値は対照群72.78±17.94 mg/dlに対しKOマウス373.24±99.47 mg/dlと顕著な上昇を認め、空腹時の血漿インスリン値は対照群0.73±0.61 ng/mlに対しKOマウス0.24±0.05 ng/mlと低下が認められた。体重減少はインスリン作用の低下で説明ができると考えられた。血漿グルカゴン値は2群で変化は認められなかった。血中遊離脂肪酸の濃度は、対照群で1.54±0.24 mEq/l、KOマウスで1.34±0.49 mEq/lであり、2群で変化がなった。血漿総コレステロールも2群で変化がなかったが、トリグリセリドは対照群95.40±23.99 mg/dlに対しKOマウス59.55±25.64 mg/dlと低下が認められた。肝臓でのインスリン作用不足によるVLDL(very low density lipoprotein)産生低下に起因するものと考えられた。
③組織学的にはKOマウス膵島の面積及び数の減少、特にβ細胞数の減少を認めたがα細胞の面積には変化は認められなかった。膵β細胞数の減少が細胞死によるものか、細胞増殖の低下によるものかを評価するため、TUNEL染色やKi67に対する免疫染色も行ったが有意な変化は認められなかった。
④KOマウス膵島ではインスリン含量の低下を認め、低濃度のグルコース刺激によるインスリン分泌は保たれていたものの、高濃度のグルコース刺激によるインスリン分泌の低下を認めた。
⑤KOマウス膵島ではインスリン遺伝子や、β細胞の分化や成熟に重要なMafA及びPdx1、BETA-2遺伝子の発現の低下を認めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウス膵島の採取は本来難度が高い上、β細胞数が著減している。したがって、KOマウス膵島の脂質・蛋白・遺伝子発現の解析は極めて困難である。
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| Strategy for Future Research Activity |
膵β細胞特異的なHMGCRの欠損は、膵β細胞の減少に起因するインスリン分泌低下及び高血糖を来たすことが明らかとなった。HMGCR遺伝子欠損が膵β細胞のアポトーシスを誘導している可能性は低く、膵β細胞の形態維持能や分化・増殖能の障害に関与している可能性がある。今後はより若齢のマウスにおいても血糖値や膵島の形態変化の有無を確認する方針である。またHMGCRの上流に位置するsterol-regulatory element binding protein 2(SREBP-2)を膵β細胞に過剰発現させると、β細胞の減少及び形態が変化し、β細胞の分化に関わる転写因子 pancreas duodenal homeobox gene 1(Pdx1)やBETA-2の発現低下を伴っていたことが報告されている(M Ishikawa et al. J.Lipid Res. 49:2524-2534, 2008)。本欠損マウスでも同様な所見が認められているが、SREBP2の発現亢進は認められず、異なる機序が考えられ、今後膵β細胞の変化を説明しうる遺伝子や蛋白質の発現動態を調べていく。特にHMGCR以降の経路でコレステロール以外に合成されるイソプレノイド類は細胞機能や細胞骨格の維持に重要な生物学的作用をもつRhoやRasといった低分子G蛋白を修飾して、活性化するため、これらの蛋白の活性化の程度を調べていく。欠損マウスから単離できる膵島は非常に少ないためwestern blotを用いての検討は難しく、免疫染色を用いて検討していく。救済実験に関しては3週齢ではすでに膵β細胞の減少を来しているため救済できなかった可能性を考え、胎生期からの救済を検討する。胎生期からメバロン酸や、これより下流で合成されるコレステロールや非ステロール産物の投与実験も検討する。
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