糖尿病発症における小胞体ストレス誘導性カルシウムシグナリングの関与の解明

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07345
• Research Institution: Teikyo Heisei University
• Principal Investigator: 山本 伸一郎 帝京平成大学, 薬学部, 准教授 (10542102)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: カルシウムシグナリング / 小胞体ストレス / 酸化ストレス

Outline of Annual Research Achievements

膵臓 β 細胞はインスリンを分泌することで血糖を低下させることができる唯一の分泌細胞である。高血糖下ではインスリンを大量に合成・分泌し、血糖をコントロールしなければならない。高血糖状況が持続すると、β 細胞において小胞体ストレスが引き起こされる。この小胞体ストレスは高まったインスリン合成需要に対して小胞体の folding 能が追いつかず、unfolded protein の蓄積により引き起こされると考えられている。このような小胞体ストレスによる小胞体の恒常性の破綻が二型糖尿病の発症に関与する。小胞体ストレスはβ細胞において活性酸素種や炎症性サイトカインの産生を引き起こす。そして血球細胞の浸潤を伴って、β 細胞障害がもたらされる。従って二型糖尿病は炎症性疾患の側面を有していると言え、二型糖尿病と小胞体発の炎症応答の重要性が近年認識されつつある。二型糖尿病における小胞体ストレスと活性酸素種・炎症性サイトカイン産生の重要性は認識されているが、詳細な機構については明らかにされていない。
形質膜上に発現する TRPM2 は Ca2+ チャネルであり活性酸素種などの酸化ストレスによって活性化される。TRPM2 は、膵臓のβ細胞に高い発現が認められている。申請者はこれまで単球/マクロファージにおいて活性酸素種による TRPM2 の活性化を介した Ca2+ 流入が炎症性サイトカイン産生誘導に関与することを明らかにした。
申請では二型糖尿病における小胞体ストレスによる活性酸素種産生と炎症性サイトカイン産生に着目し、それをつなぐ分子実体として TRPM2 の関与を解明する。まずマウスから単離した膵島を用いて in vitro レベルから検討を始め、最終的には糖尿病モデルマウスを用いて in vivo レベルの検討を行い、二型糖尿病における TRPM2 の病態生理的意義を明らかにする。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

前回『TRPM2 を欠損した Akita マウスでは、TRPM2 野生型 Akita マウスと比較して生後5週齢から16時間絶食後の血糖値が低いというデータがとれつつある。』と報告したが、このデータに関しては取得できた。また TRPM2 を欠損した Akita マウスでは、TRPM2 野生型 Akita マウスと比較して糖負荷後の耐糖能およびインスリン分泌能が高かった。しかし、インスリン感受性は TRPM2 を欠損した Akita マウスとTRPM2 野生型 Akita マウスでは同程度であった。今回得られたデータは TRPM2 が小胞体ストレス誘導性の膵臓 β 細胞障害に関与することを示唆する。
TRPM2 を欠損した Akita マウスとTRPM2 野生型 Akita マウスを得るためには二つの遺伝子を考慮しなければならないので、期待する遺伝子型の雄マウスを得て、十分な個体数のデータを獲得するまでに時間がかかる。従って、データ自体はうまく取れているが、やや遅れていると言える。

Strategy for Future Research Activity

TRPM2 が小胞体ストレス誘導性の膵臓 β 細胞障害に関与することを示唆するデータは取れているので、TRPM2 を欠損した Akita マウスにおいて実際に膵臓 β 細胞障害が引き起こされているのかを多角的に評価する。また TRPM2 を介した Ca2+ 流入がどういったシグナリングを介して膵臓 β 細胞障害を引き起こしているのかについて明らかにする。

Causes of Carryover

動物実験がやや遅れてしまったので、その実験を行うために使用する研究費が残ってしまったため。この研究費は遺伝子発現解析ならびに形態学観察を行うために使用される予定である。