2018 Fiscal Year Research-status Report
小腸グルコース吸収機構における能動から拡散輸送へのモード変化の生理学的意義の検討
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17K00860
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
林 久由 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 准教授 (40238118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石塚 典子 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (30440283)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | クロージン / SGLT1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小腸での栄養素吸収機構は、生体が必要なエネルギーを外界から取り込むための根源的な機構であり、その中でも特にグルコース吸収機構は多くの生物において普遍的な機構である。小腸のグルコース吸収輸送活性はNa依存性のグルコース輸送体(SGLT1)を欠損させたマウスでは低下しており、SGLT1は小腸での主要なグルコース吸収機構であると考えられている。また、その吸収部位に関してもSGLT1のタンパク質発現量は上部小腸で高いため、上部小腸が主要なグルコース吸収部位であると考えられている。一方、多量のグルコース摂食時にはSGLT1以外に、拡散による機構が存在することが複数のグループから報告されているがその詳細な機構は明らかにされていない。前年度の研究ではマウス上部小腸では、絶食時にSGLT1輸送活性が上昇することを観察している。そこで、本研究では、絶食による上部小腸のSGLT1輸送活性調節機構について、マウスで詳細に検討した。また、過去の研究では種差、部位差、測定手法により、小腸グルコース吸収活性がことなる事が示されている。このため本研究では、マウス、ラット、ハムスターを用い、グルコース輸送活性に対する絶食の効果を反転腸管法とUssingチャンバー法で測定を行い小腸グルコース吸収機構とグルコース吸収機構に対する絶食の効果について検討した。絶食により SGLT1輸送活性の上昇と同時に、上皮細胞間のイオン透過性の指標である経上皮コンダクタンスの上昇が上部小腸で観察された。また、SGLT1機能測定における種差の検討からは、反転腸管法はグルコース輸送機能評価方法としては有用であるが、Ussingチャンバー法は種並びに用いる小腸部位により適正が異なることが示唆された。
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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
研究の進捗に関してはほぼ計画書に沿って進行した。自由摂食時の上部小腸では、SGLT1によるグルコース輸送活性は、ほとんど観察されなかった。しかし、別の小腸の機能評価指標であるCl-分泌機能は維持されており、標本の健全性は保たれていた。上部小腸では48時間絶食により、SGLT1によるグルコース輸送活性が約20倍に上昇した。また、アイソトープラベルしたグルコースを用い経上皮グルコースフラックスを評価した。自由摂食群では僅かなSGLT１によらないと考えられるグルコース吸収機構が観察されたが、この機構は絶食により影響されなかった。また、絶食による Na依存性のSGLT1輸送活性の上昇と同時に、上皮細胞間のイオン透過性の指標である経上皮コンダクタンスの上昇が上部小腸で観察された。傍細胞経路のイオン透過性を電気的に検討すると、経上皮コンダクタンス上昇の要因はNa透過性の上昇であることが示唆された。この絶食による経上皮コンダクタンス上昇はクロージンKOマウスでは観察されず、Na透過性上昇はクロージンの機能亢進であることが示唆された。以上より、上部小腸では、絶食により、Na依存性のSGLT1輸送活性の上昇とタイト結合部のNa選択性の上昇が同時に観察された。この活性調節機構は摂取したグルコースを速やかに、かつ効率的に吸収するために必要な生理機構であると考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
絶食によりSGLT1が活性化される機序としては、小腸管腔内のグルコース濃度の低下または、血糖値の低下を感知する機構が関与することが考えられた。過去の研究からは、腸上皮細胞に発現する甘味受容体を介する機構が、管腔内グルコース濃度を感知し、それにより小腸グルコース輸送が調節される機構を提唱しているが十分な検討はされていない。このため、今年度は、絶食時に腹腔内にグルコースを投与し、血糖値を維持したマウスを作成し、コントロールの絶食マウスと比較することにより、上部小腸のSGLT１機能活性調節機構を検討する。また、絶食によりNa+依存性のSGLT1輸送活性の上昇と同時に、上皮細胞間のイオン透過性の指標である経上皮コンダクタンスの上昇が観察され、クロージンの関与が示唆された。今年度は、免疫染色法等を用いて更に詳細にクロージンの関与を検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた遺伝子組換えマウスの繁殖がうまく行かず、実験に使用できるノックアウトマウスの数が少なく、いくつかの実験が行えなかったため。
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Research Products
(2 results)
