2019 Fiscal Year Research-status Report
S-ニトロソ化を介した2型糖尿病の発症制御メカニズムと新規治療法への応用
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18K06952
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
篠崎 昇平 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (40622626)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 一酸化窒素 / 糖尿病 / インスリン抵抗性 / S-ニトロソ化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまでに、2型糖尿病の発症・進展の原因として、遊離脂肪酸や炎症反応による誘導型一酸化窒素合成酵素（iNOS）の発現が蛋白のS-ニトロソ化（システイン残基のチオール基に一酸化窒素 [NO] が共有結合する反応）を介して肝臓のインスリン抵抗性を惹き起こす新しいメカニズムを解明してきた。タンパク質のS-ニトロソ化は可逆的な反応であり、その反応には酵素を必要としない。一方、脱ニトロソ化反応を促す酵素としてS-ニトロソグルタチオン還元酵素（GSNOR）が知られている。本研究の目的は、肝インスリン抵抗性におけるGSNORの役割を明らかにすることである。本申請研究期間内に、GSNORの欠損が2型糖尿病発症時に肝細胞機能不全を緩和するメカニズムを解明する。そのために、マウスモデル、マウス単離肝細胞、肝細胞株を用いて、これまでの知見から推測された以下の仮説を検証する。
1.遊離脂肪酸や炎症性サイトカインによる肝細胞機能不全は、GSNOR阻害により予防できること。2.GSNORはS-ニトロソ化を介してインスリン感受性に影響を与えること。3.GSNORはDNAおよびヒストンメチル化/脱メチル化酵素の活性制御に関与していること。4.GSNORの活性を正あるいは負に制御する生理的な化合物があること。
次年度は、計画していた上記研究項目のうち２および３についての検討を行った。しかしながら、GSNORの活性を正あるいは負に制御する生理的な化合物の検索については、有効な化合物を発見するまでには至らなかった。前年度に回収した動物サンプルは、計画通り解析を進めることができた。
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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
項目２および３に関しては、マウス肝実細胞株とob/obマウスにおいて研究を進めた。当初予想していたGSNOR阻害剤（N6022, Axon Medchem）や遺伝的GSNOR欠損による肝細胞機能保護効果は、IL-1βあるいは遊離脂肪酸（パルミチン酸）により惹起される肝細胞機能不全では防ぐことができなかった。前年度の結果より、GSNOR欠損によるインスリン抵抗性の改善効果は、主に肝臓における作用であることが示唆された。そのため、野生型および肝臓特異的GSNOR欠損マウスを用いて、インスリンシグナルに関わるタンパク質に関してウエスタンブロットによりリン酸化の程度を評価した。我々や他の研究グループによってGSNOR欠損動物においてインスリン刺激に対するシグナルの減弱が報告されている。これまでの報告と同様に、肝臓特異的GSNOR欠損マウスでも肝臓のインスリンシグナルの減弱がみられた。項目4 のGSNOR活性阻害薬・促進薬の網羅的検索に関しては連携研究者の谷岡が担当している。これまでに候補となる化合物の発見には至っていないが、前年度に引き続き解析を進めており、今後の進展に期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の研究計画に関して、当初の予定から大きく外れることなく進めていく予定である。項目①に関しては、肝細胞にGSNOR阻害剤などを作用させて機能評価する予定であったが、当初期待していた結果を得ることができなかった。そのため、最終年度では、当初計画した実験とは別に、GSMPRによる代謝変容に関する実験を進める予定である。項目②に関しては、年度中の予定はほぼ到達し、おおむね順調である。項目③のGSNORがDNAおよびヒストンメチル化/脱メチル化酵素の活性制御に関わるかについては、内因性GSNORをノックダウンしたマウス肝細胞Hepa1c1c7に野生型および変異型ヒトGSNORを強制発現し、NO供与体やiNOS強制発現によるDNAおよびヒストンメチル化/脱メチル化酵素の活性を前年度に引き続き検証する予定である。項目④に関しては、前年度同様、市販のGSNOR阻害剤の構造をもとに類似の効果を示す化合物を検索する予定である。新規阻害剤・活性化剤については、連携研究者である昭和大学薬学部准教授の谷岡が中心となって進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
差額は279円であり、研究計画にはほぼ影響のない範囲の未使用額である。次年度に繰り越し、消耗品の購入に充てる予定である。
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