糖尿病の膵β細胞脱分化に対する治療標的の同定と予防法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07506
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 椎木 幾久子 (阿望幾久子) 山口大学, 医学部, 助教(寄附講座等) (60609692)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: β細胞脱分化 / 糖尿病 / 細胞内ストレス

Outline of Annual Research Achievements

小胞体ストレス病態モデルであり膵β細胞が消失することで糖尿病を発症するWfs1欠損マウスでは、β細胞消失の原因として脱分化が関与している。本研究の目的は、Wfs1欠損マウスについて、細胞内ストレスに着目しβ細胞脱分化の成因を解明することである。これまでの研究成果より、Wfs1欠損マウスβ細胞では脱分化に先行して細胞内エネルギー代謝障害が認められ、小胞体ストレス亢進に伴って発現増強するストレス応答分子Thioredoxin-interacting protein (Txnip)がこのエネルギー代謝障害に寄与していることが示唆された。当該年度では、Txnipの脱分化への影響を明らかにするため、Wfs1:Txnip二重欠損マウスのβ細胞についてlineage tracing（運命追跡）を実施した。Wfs1-/-;RIP-Cre;Rosa26-YFPマウスおよびWfs1-/-;Txnip-/-;RIP-Cre;Rosa26-YFPマウスを作出し、β細胞をYFPで永久標識した。 Wfs1欠損マウスが高血糖発症前の20週齢と発症後40週齢でのマウス膵組織切片についてβ細胞分化マーカー抗体等を用いた免疫組織染色を行なった。Wfs1欠損マウスβ細胞は膵内分泌前駆様細胞へと脱分化していたが、Wfs1:Txnip二重欠損マウスでは脱分化が抑制されβ細胞量が維持されていた。また、Wfs1欠損マウス膵島で認められるグルコース応答性ATP産生および解糖速度、酸素消費速度の著明な低下が、Txnip欠損により回復した。さらに、50週齢までの観察においてWfs1:Txnip二重欠損マウス全個体において糖尿病の発症が抑制された。これらの結果より、Wfs1欠損マウスにおけるβ細胞脱分化にTxnipが関与しており、Txnipが細胞内ストレス亢進下での糖尿病に対する有望な治療標的となる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

おおむね想定していた実験結果を得られており、研究計画に沿って順調に遂行している。
現在までに、Wfs1欠損マウスにおける糖尿病の発症およびその成因である膵β細胞の脱分化が、Txnip欠損により抑制されることを明らかにし、脱分化の治療標的となり得る分子を見出した。また、次年度以降も実施予定である脱分化の評価方法についても確立することができた。

Strategy for Future Research Activity

Wfs1欠損マウス膵β細胞においてTxnipの発現を抑制することを既に見出している糖尿病治療薬の一種であるGLP-1受容体アゴニストExendin-4を用いて、薬理学的なTxnip抑制の膵β細胞脱分化と糖尿病進展の阻止効果を解明する。Wfs1欠損マウスにExendin-4を6週齢より4週間投与し、投与終了時点での膵β細胞機能および脱分化を評価する 。

Causes of Carryover

当該年度の途中より産前産後休暇および育児休業の取得に伴い、研究を中断したため、次年度使用額が生じた。次年度実施予定であるマウス膵組織の免疫組織染色に必要な抗体などの分子生物試薬の購入に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Islet cell dedifferentiation is a pathologic mechanism of long-standing progression of type 2 diabetes (2021)
  • Author(s): Amo-Shiinoki K, Tanabe K, Hoshii Y, Matsui H, Harano R, Fukuda T, Takeuchi T, Bouchi R, Takagi T, Hatanaka M, Takeda K, Okuya S, Nishimura W, Kudo A, Tanaka S, Tanabe M, Akashi T, Yamada T, Ogawa Y, Ikeda E, Nagano H, Tanizawa Y
  • Journal Title: JCI Insight Volume: 6 Pages: e143791
  • DOI: 10.1172/jci.insight.143791
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 膵β細胞脱分化は2型糖尿病の病態進展に関連する (2020)
  • Author(s): 椎木幾久子、田部勝也、幡中雅行、奥屋茂、福田達也、竹内崇人、坊内良太郎、山田哲也、小川佳宏、谷澤幸生
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] Islet beta-cell dedifferentiation is involved in progression of type 2 diabetes (2020)
  • Author(s): Kikuko Amo-Shiinoki, Katsuya Tanabe, Ryotaro Bouchi, Wataru Nishimura, Yoshihiro Ogawa, Yukio Tanizawa
  • Organizer: 80th Annual Meeting and Scientific Sessions of the American Diabetes Association
  • Int'l Joint Research