2024 Fiscal Year Annual Research Report

An exploratory study of extracellular mitochondrial proteins as novel markers of insulin resistance.

Research Project

Project/Area Number	22K07403
Research Institution	Health Sciences University of Hokkaido
Principal Investigator	高橋伸彦北海道医療大学, 歯学部, 教授 (20372279)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	木村敦北海道大学, 理学研究院, 教授 (90422005) 大村一将北海道医療大学, 歯学部, 准教授 (10803637) [Withdrawn]
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	インスリン抵抗性 / 病態マーカー / ミトコンドリア / タンパク質
Outline of Annual Research Achievements	糖代謝とミトコンドリアとの関係を探るうえで、ミトコンドリア機能に影響を与えることが知られてきた新規血糖降下薬、イメグリミンに着目した。前年度よりイメグリミンの脂肪細胞への影響について検討を行い、その結果、イメグリミンはミトコンドリアに対して複合的に作用することや、ミトコンドリアストレス時に分泌されるマイトカインであるFGF21やGDF-15の産生および分泌が亢進させることを発見し、今年度ではその分子メカニズムを含めて英文誌に成果が掲載された。加えて、イメグリミンが脂肪細胞に作用し単球走化性タンパク質（MCP）-1の分泌を抑制すること、さらにTNF-alphaによるMCP-1増加に対しても抑制することを見いだし、イメグリミンが脂肪組織の炎症の軽減やそれに伴うインスリン抵抗性の改善に寄与する可能性を提示した。また、イメグリミンは脂肪細胞に加えて骨格筋細胞における糖取り込みを促進することも見いだし、その分子メカニズムに細胞内シグナルの一部が関わることを確認した。これらの知見から、イメグリミンは脂肪細胞や骨格筋細胞といったインスリン感受性臓器・細胞に糖代謝とミトコンドリアの変化とを引きおこす薬剤であることが確認された。そこで、骨格筋細胞においてイメグリミンに応答する細胞外分泌タンパク質を探索する目的で、液体クロマトグラフィー-質量分析法（LC-MS）を用いて網羅的に定量プロテオーム解析を行った。その結果、数多くの分泌タンパク質が同定されたが、特にミトコンドリアに内包されるタンパク質が複数同定された。そのうち、発現変化の大きな分子について、実際に培養上清や細胞内におけるタンパク質発現が変化することを確認した。これらの病態学的な意義の解明は課題として残るが、今後の発展につながる重要な知見が得られた。