腎糖新生におけるNrf2の役割とその制御メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K11667
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小川 晋 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 准教授 (20323016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本橋 ほづみ 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00282351) ; 西山 成 香川大学, 医学部, 教授 (10325334)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 酸化ストレス / Nrf2 / 腎糖新生 / 乳酸 / グルタミン

Outline of Annual Research Achievements

研究分担者である香川大学薬理学の西山教授・中野講師に依頼し、以下の動物モデルを作成して頂いた。（１）コントロール（SDラット）（２）糖尿病ラット（SD + STZ）（腎臓に害が出ない程度で）（３）糖尿病ラット＋抗酸化ストレス剤（tempol）（４）糖尿病ラット＋Nrf2 activator（バルドキソロン・メチル：BM）（５）糖尿病ラット＋Nrf2 inhibitor（ハロフギノン:halo）これらの腎動静脈より採血を行い、血糖・乳酸・アミノ酸の濃度を測定した。さらに摘出した腎組織内のグルコース、乳酸、アミノ酸、糖新生関連物質の濃度を測定した。
研究分担者である東北大学加齢医学研究　加齢制御研究部門　遺伝子発現制御分野の本橋教授へ腎組織の一部を髄質・皮質に分離したものを送付し組織内酸化ストレスとNrf2関連遺伝子の発現を検証して頂いている。
腎動静脈のグルコース濃度の比(Rv/A ratio)をみた結果、正常(WT)に比較して糖尿病ラット(STZ)ではRV/A ratioは上昇しており、糖尿病状態では腎臓を通過するときに腎臓にてグルコースが血液中に添加されていると考えられた。このRv/A ratioの増大は酸化ストレス抑制(tempol)やNrf2 activatorによりWTと同等にまで抑制されNrf2 inhibitor(halo)ではSTZと同等にまで上昇した。このことから腎臓では高血糖などの酸化ストレス増大により腎糖放出が増大しNrf2活性化により糖放出が抑制されていると考えられた。また乳酸のRv/A ratioはSTZで低下し、tempolとBMでWTと同等ほどに回復しhaloではWTより増大した。このことから高血糖では腎乳酸放出は抑制される。この乳酸分泌の抑制は酸化ストレスの消去・Nrf2の増強により緩和される。この腎乳酸分泌の抑制は、Nrf2阻害で完全に消去されることから、高血糖→酸化ストレス→Nrf2→乳酸分泌抑制、と考えられる。酸化ストレスは乳酸分泌を増やし、Nrf2は分泌を抑制しているように思われた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究分担者である香川大学薬理学の西山教授・中野講師に依頼し、以下の動物モデルを作成して頂いた。（１）コントロール（SDラット）（２）糖尿病ラット（SD + STZ）（腎臓に害が出ない程度で）（３）糖尿病ラット＋抗酸化ストレス剤（tempol）（４）糖尿病ラット＋Nrf2 activator（バルドキソロン・メチル）（５）糖尿病ラット＋Nrf2 inhibitor（ハロフギノン）これらの腎動・静脈より採血を行い、血糖・乳酸・アミノ酸の濃度を測定した。さらに摘出した腎組織内のグルコース、乳酸、アミノ酸、糖新生関連物質の濃度を測定した。
研究分担者である東北大学加齢医学研究　加齢制御研究部門　遺伝子発現制御分野の本橋教授へ腎組織の一部を髄質・皮質に分離したものを送付し組織内酸化ストレスとNrf2関連遺伝子の発現を検証して頂いている。このように当初の予定した研究内容のほとんどが終了もしくは測定中にいたっているため「概ね順調に進展している」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

今回は各モデルラット数を5匹で行ったが、脱落もあり解析対象にはもう少し数が必要と考えられるため、研究分担者と相談し、対象ラットを追加しnを増やした研究を行う予定である。また腎糖新生の律速酵素であるPEPCKの発現を評価する予定である。

Causes of Carryover

令和3年度に行ったアミノ酸測定費用が当初の見積もりより安く済んだため、次年度への繰越金と致しました。
令和4年度でも測定費用が予定より高くなったり安くなったりする可能性があるため、繰越金含めた金額の中で不足にならないように行っていく予定です。