2022 Fiscal Year Research-status Report

膵β細胞からのインスリン分泌におけるIP3シグナルによる調節機構の解明

Research Project

Project/Area Number	22K06868
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	太向勇日本大学, 医学部, 助手 (20836556)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	金丸和典日本大学, 医学部, 准教授 (10456105)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	インスリン分泌 / カルシウムシグナリング / IP3シグナリング
Outline of Annual Research Achievements	膵β細胞からのインスリン分泌におけるIP3シグナルによる調節機構の解明のために、マウス単離膵島において、インスリン分泌のトリガーとなるカルシウムイオンのイメージングを行った。本研究では膵β細胞特異的にカルシウムセンサー（YCnano50）を発現するマウスを用いた。高濃度グルコース下では既報の通りカルシウムイオンのオシレーションが観察された。また、アセチルコリンアナログのカルバコールを用いてIP3シグナルを惹起させた際のカルシウムイオンの動態を観察したところ、細胞内カルシウム小胞からのカルシウムの放出が確認された。次に高濃度グルコース下におけるパルス状のカルバコールの刺激に対する反応を確認したところ、特異な反応を示すことが確認された。この特異な反応中に本当に細胞内カルシウム小胞からのカルシウム放出が起きているかを確認するために、膵β細胞特異的にカルシウム小胞内のカルシウムイオンを可視化するセンサー（CEPIA）を発現するマウスを用いて確認した。その結果パルス状のカルバコール刺激に対してカルシウム小胞のカルシウム濃度は低下したことから、実際にカルシウムが放出されていることが確認された。次にこの反応のメカニズムを解明するために、IP3シグナルをドキシサイクリン依存的に阻害することが可能な遺伝子改変マウスを用いた。IP3シグナルが阻害されたマウス単離膵島において、高濃度グルコース下におけるカルバコールの刺激は上記の特異的な反応は観察されなかった。このことからIP3シグナルの関与が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 1年目で予定していたIP3シグナルをドキシサイクリン依存的に阻害することが可能な遺伝子改変マウスにおけるカルシウムシグナリングの解析は概ね順調に進んでいる。また、それ以外にも本研究で特に着目している高濃度グルコース下においてIP3シグナルを惹起させた際のカルシウム動態の詳細な解析も行った。
Strategy for Future Research Activity	今後は本研究で着目している高濃度グルコース下でのIP3シグナルを惹起させた際の反応についての生理的な意義を探るためにインスリン分泌への影響を確認する。そのためにインスリン分泌を可視化するための蛍光インジケーターを用いてインスリン分泌とカルシウム動態を同時に観察することを試みる。また、マウス単離膵島の灌流液中でのインスリン分泌をELISA法により測定し、インスリン分泌のタイムコースを解析する。これにより、パルス状のバコールのインスリン分泌への影響を探る。
Causes of Carryover	マウス単離膵島の細胞内カルシウムイメージングで使用予定であった消耗品類の価格が大幅に高騰してしまったために、代替品への変更を行った。そのため割安な製品を使うことで費用が当初の予定よりも低額になった。これにより生じた予算は次年度で灌流液中でのマウス単離膵島からのインスリン分泌をELISA方により測定するための試薬の購入に充てることで、当初予定した以上のサンプル数を確保することが可能となる。