DHA・EPA刺激による膵β細胞インスリン分泌増強作用における分子機構の解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18997
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 竹田 有加里 福井大学, 学術研究院医学系部門, 助教 (20582159)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 受容体・細胞内シグナル伝達

Outline of Annual Research Achievements

膵β細胞で非常に多く発現しているGPR40（Gタンパク質共役受容体）は、中長鎖脂肪酸が結合するとグルコース濃度に依存してインスリン分泌を増強するが、その制御機構は不明である。本研究は、長鎖脂肪酸ドコサヘキサエン酸(DHA)・エイコサペンタエン酸(EPA)刺激によるグルコース濃度依存性インスリン分泌増強作用、並びに腸管ホルモンGLP-1との同時刺激によるインスリン分泌相加相乗作用の分子機構を検討し、理論研究によって定量的・総合的に解明することを目的とする。実験と理論のフィードバックによりGPR40・GLP-1Rの下流シグナル制御のクロストークを検討すると共にβ細胞の機能制御機構について更に理解を深めるばかりでなく、DHA・EPAとGLP-1との同時刺激によるによるインスリン分泌の効率性・安全性を検討し、安心・安全な糖尿病治療の実現を目指す。29年度は、ラット膵島β細胞及びβ細胞株INS-1においてEPA刺激によるインスリン分泌増強作用及びGLP-1との同時刺激によるインスリン分泌相加・相乗作用を検討した。INS-1細胞では、EPA刺激によるインスリン分泌増強作用は認められたが、実験によっては、ほとんどEPAの作用がみられないこともあった。ラット膵島β細胞も同様の結果が得られた。GLP-1との同時刺激においても、GLP-1のグルコース濃度依存性インスリン分泌増強作用は再現可能であるものの、インスリン分泌相加・相乗作用は認められなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ラット膵島β細胞及びINS-1細胞では、EPA刺激によるインスリン分泌増強作用の再現性が低く、GLP-1との同時刺激においても、GLP-1のグルコース濃度依存性インスリン分泌増強作用は再現可能であるものの、インスリン分泌相加・相乗作用は認められなかった。そのため、当初予定していたGPR40・GLP-1Rの下流シグナル制御のクロストークの検討は予定通り進められなかった。平成29年度に所属研究機関が変更になり、現分野で研究を始めたことも、本研究がやや遅れている原因でもある。

Strategy for Future Research Activity

平成３０年度は、GPR40の発現が比較的多いMIN6細胞を用いて、グルコース刺激によってバーストを発生させる生理的条件下において、DHA・EPA刺激がどれだけインスリン分泌増強作用をもたらすか、さらにGLP-1とDHA・EPAの相加・相乗作用を検討する。
A)　 MIN6細胞におけるDHA・EPA の作用を検討。DHA・EPAによるGPR40刺激がインスリン分泌を惹起するのか、またその作用にグルコース濃度依存性が認められるか、さらにDHA・EPAのどちらがより有効にインスリンを分泌させるかを検討する。B)　DHA・EPA刺激によるインスリン分泌増強作用メカニズムの検討。GPR40を刺激するとGq/11-phospholipase C (PLC)－DAG・IP3系シグナルカスケードが活性化するため、DAG－PLC-IP3を介するIP3Rの活性化、あるいはDAG－PKC－CaMKIIを介するRyRの活性化によってCa2+遊離が惹起され、インスリン分泌が増強すると考えられる。そこでDHA・EPA刺激によるCa2+動員に由来する成分を検討する（b-1:PKC・CaMKII阻害薬がもたらす影響を検討、b-2: PKC・CaMKII阻害薬で抑制されなかった要素がRYRやIP3R阻害薬で抑制されるかを検討）。C)　GLP-1R・GPR40シグナル経路の同時刺激によるインスリン分泌への相加作用・相乗作用、さらにそのグルコース濃度依存性を検討。

Causes of Carryover

次年度に、GPR40・GLP-1R下流シグナル伝達系のクロストークを検討するため、MIN6細胞及び細胞維持費、試薬(DHA・EPA及びPKA、PKC・CaMKII阻害薬)の購入費を次年度使用とした。また、細胞機能シミュレーション実験において、モデルのコーディングやシミュレーション研究に適切なデスクトップコンピュータ、言語ソフト、分析ソフトなどのソフトウェアライセンスを購入する必要があった為。