2020 Fiscal Year Annual Research Report

The mechanism of impaired glucagon secretion in type 2 diabetes

Research Project

Project/Area Number	19H03707
Research Institution	Gunma University
Principal Investigator	北村忠弘群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (20447262)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	グルカゴン / 糖尿病 / SGLT1 / GLUT1
Outline of Annual Research Achievements	２型糖尿病の高血糖の原因にグルカゴンの異常が関わっている可能性が指摘されてきた。また、グルカゴンを分泌するα細胞には糖の輸送体としてGlucose transporter 1（GLUT1）が発現していることが知られていたが、申請者はNa+と糖の共輸送体であるSodium glucose cotransporter 1（SGLT1）も発現していることを見出した。さらに興味深いことに、食事誘導性糖尿病マウスと遺伝性糖尿病であるdb/dbマウスのラ氏島において有意にSGLT1の発現が増加し、GLUT1の発現が減少していることを確認した。従って、本研究ではα細胞におけるSGLT1の役割の解明をマウスから単離したα細胞を用いて行い、次にα細胞特異的なSGLT1とGLUT1の遺伝子改変マウスを作製することで、これらのトランスポーターと糖尿病との関連を明らかにする目的で本研究を行なっている。まず、td-TomatoマウスとグルカゴンCreマウス（Gcg-Cre）と交配し、ラ氏島を単離した後、個々のラ氏島細胞を乖離させ、その中からα細胞のみをFACSにより、single cellで回収する予定であったが、single cellにする操作、並びにFACSによる回収が困難で、その対応を検討中である。一方、GLUT1 FLOXマウスとGcg-Creマウスを交配し、α細胞特異的GLUT1ノックアウトマウスも作製し、代謝パラメータの解析を行ったところ、血中グルカゴン濃度の上昇を認めており、さらに糖負荷試験で耐糖能の悪化も認めた。令和３年度はこのマウスをHFHSD飼育やdb/dbマウスとの交配を行って、糖尿病が悪化するかどうかを確認する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason マウスからα細胞のみを単離する手法として、td-TomatoマウスとグルカゴンCreマウス（Gcg-Cre）と交配し、ラ氏島を単離した後、個々のラ氏島細胞を乖離させ、その中からα細胞のみをFACSにより、single cellで回収する予定であったが、single cellにする操作、並びにFACSによる回収が困難で、その対応を現在検討中である。一方、GLUT1 FLOXマウスとGcg-Creマウスを交配し、α細胞特異的GLUT1ノックアウトマウスの作製に成功し、これらのマウスの代謝パラメータの解析を負荷試験も含めて順調に行なっている。また、これらのマウスにHFHSD飼育やdb/dbマウスとの交配を行って、糖尿病の程度を調査する準備もできている。さらに、SGLT1 FLOXマウスとGcg-Creマウスを交配し、α細胞特異的SGLT1ノックアウトマウスの作製についても順調に進めている。
Strategy for Future Research Activity	①α細胞をSGLT1発現の有無で２種類に分類し、それぞれの細胞の特性を遺伝子発現プロファイルにより明らかにした上で、糖尿病の病態とはどちらの細胞がどのように関与しているかを解明する。 ②α細胞特異的にSGLT1をノックアウトしたマウスは糖尿病が改善するのか？、逆に、α細胞特異的にGLUT1をノックアウトしたマウスは糖尿病が悪化するのかを明らかにする。 ①の目的のために、td-TomatoマウスとグルカゴンCreマウス（Gcg-Cre）と交配し、ラ氏島を単離した後、個々のラ氏島細胞を乖離させ、その中からα細胞のみをsingle cellで回収する手法を確立して、その後の解析を進める。 ②の目的のために、SGLT1 FLOXマウスとGcg-Creマウスを交配して作製したα細胞特異的SGLT1ノックアウトマウスに対し、糖負荷試験やインスリン耐性試験を行った際の代謝パラメータを解析する。次に、作製したマウスをHFHSDで８週間飼育した後、上記の代謝パラメータを解析する。さらに、db/dbマウスと交配し、糖尿病の程度に改善が認められるか検証する。