2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of mechanisms underlying glucose homeostasis mediated by inter-organ communication and development of diabetes therapies.
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20H05694
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
片桐 秀樹 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00344664)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 臓器間ネットワーク / 自律神経 / 糖新生 / 膵β細胞 / インスリン分泌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①インスリン分泌機構
インスリン分泌機構の研究においては、世界で初めて、投射する臓器選択的に迷走神経を活性化させる技術を開発することに成功した。さらに、その独自の技術を用いて、マウスのin vivoでの急性刺激により膵β細胞の機能が改善すること、および、慢性刺激により膵β細胞が増殖すること、さらに、糖尿病モデルマウスでの血糖値が改善することを示し、膵に投射する迷走神経からのシグナルにより、質・量の両面で膵β細胞の改善をもたらすことを明らかとした。本研究課題における研究計画はおおむね達成されたと考えられる。
②糖新生制御機構
糖新生制御機構については、糖新生臓器として知られる腎や肝、小腸において、主要な糖新生の二つの経路をそれぞれ阻害することを目的として、Pck1およびGyK
の誘導性欠損マウスの作製を行い、実際に誘導性に欠損することを確認した。経路同士の二重欠損マウスについても作製した。その結果、腎Pck1KO、つまり、近位尿細管での糖新生の変化が近位尿細管自身のみならず、および、遠位尿細管や集合管のそれぞれの機能に影響を及ぼすことを見出した。次に、肝Pck1欠損および、Pck1/GyK二重欠損マウスで肝グリコーゲン合成障害をきたすこと、さらに、肝Pck1欠損マウスと肝GyK欠損マウスの運動耐容能に関する異なる表現型を来すことを見出した。これらは、腎や肝でのPck1やGyKの想定外、かつ、重要な役割を示すものであり、特に肝Pck1欠損マウスと肝GyK欠損マウスの運動耐容能への変化は、新たな筋から肝への臓器間ネットワークを示唆する。
以上、空腹時の血糖維持に関わると考えられている糖新生が、種々の臓器で様々な役割を果たしていることが明らかとなりつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
膵に投射する迷走神経操作技術の開発とその活用により、膵に投射する迷走神経を刺激することで膵β細胞増殖を惹起できることを世界で初めて明らかとし、刺激刺激による病態への影響も解明でき、インスリン分泌制御について計画した研究は前倒しでほぼ達成できたと考えられ、進展は計画以上である。
また、肝や腎において、Pck1の誘導性欠損により、計画時に想定をしていなかった劇的な表現型を観察しており、一部はその機序も解明されつつある。この点も、計画以上の進展と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
インスリン分泌研究については、ほぼ研究目的を達成できたため、publicationに向けて、迷走神経刺激の選択性の確認、膵β細胞内の分子経路の解明などを進める。
糖新生研究については、それぞれの糖新生経路、糖新生臓器における律速酵素の欠損マウスを活用し、これまでに想定されてこなかった糖新生の新たな役割が見いだされつつあり、その機序の解明に向け細胞内、臓器内、臓器間の代謝制御機構の解析を進める。
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Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Optogenetic vagal nerve stimulation enhances glucose-stimulated insulin secretion and promotes pancreatic β cell proliferation2023
Author(s)
Yohei K, Junta I, Yosuke M. Morizawa, Yoko I, Masato K, Hiroshi K, Toshihiro S, Tomohito I, Junpei Y, Akira E, Hiroto S, Haremaru K, Shinichiro H, Yuichiro M, Yoichiro A, Shinjiro K, Kei T, Keizo K, Shojiro S, Tetsuya Y, Akira I, Kuniyasu N, Teiji T, Akihiro Y, Ko Matsui and Hideki Katagiri
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Journal Title
Nature Biomedical Engineering
Volume: -
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Roles of FoxM1‐driven basal β‐cell proliferation in maintenance of β‐cell mass and glucose tolerance during adulthood2022
Author(s)
Masato Kohata, Junta Imai, Tomohito Izumi, Junpei Yamamoto, Yohei Kawana, Akira Endo, Hiroto Sugawara, Junro Seike, Haremaru Kubo, Hiroshi Komamura, Toshihiro Sato, Shinichiro Hosaka, Yuichiro Munakata, Yoichiro Asai, Shinjiro Kodama, Kei Takahashi, Keizo Kaneko, Hideki Katagiri
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Journal Title
J Diabetes Investig.
Volume: 13(10)
Pages: 1666-1676
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Insulin-like growth factor-1 levels are associated with high comorbidity of metabolic disorders in obese subjects; a Japanese single-center, retrospective-study2022
Author(s)
Haremaru Kubo, Shojiro Sawada, Michihiro Satoh, Yoichiro Asai, Shinjiro Kodama, Toshihiro Sato, Seitaro Tomiyama, Junro Seike, Kei Takahashi, Keizo Kaneko, Junta Imai, Hideki Katagiri
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 12(1)
Pages: 20130
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Association of home and office systolic and diastolic hypertension with glucose metabolism in a general population: the Ohasama study2022
Author(s)
Tatsumi Y, Satoh M, Asayama K, Murakami T, Hirose T, Hara A, Tsubota-Utsugi M, Inoue R, Kikuya M, Nomura K, Metoki H, Hozawa A, Katagiri H, Imai Y, Ohkubo T.
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Journal Title
J Hypertens
Volume: 40(7)
Pages: 1336-1343
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 糖尿病専門医のインスリン治療を学習した人工知能アルゴリズムの開発2022
Author(s)
高橋 圭, 朝倉 敬喜, 加藤 翔, 児玉 慎二郎, 外川 遼介, 清家 準朗, 木幡 将人, 遠藤 彰, 黒澤 聡子, 穂坂 真一郎, 菅原 裕人, 川名 洋平, 宗像 佑一郎, 浅井 洋一郎, 金子 慶三, 今井 淳太, 相馬 知也, 宮田 敏男, 片桐 秀樹
Organizer
第65回日本糖尿病学会年次学術集会
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