脂肪とインスリンシグナルのクロストーク -脂肪食感受性糖尿病マウスを用いた解析-

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293051
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 三木 隆司 千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50302568)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 向 英里 千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60362539) ; 李 恩瑛 千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60583424)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 栄養学 / 糖尿病 / 脂質

Outline of Annual Research Achievements

我々は、インスリン受容体変異マウス（mIRマウス）に高脂肪食を負荷すると著明な糖尿病が誘導されることを見いだし、脂肪過剰摂取による糖代謝破綻のメカニズムを解析している。これまでの解析から、①蛋白リン酸化定量解析により、脂肪組織での脂肪分解が亢進していること。②血中や肝臓内の中性脂肪およびグリセロールを測定し代謝動態を解析したところ、本マウスではグリセロールからの糖新生が亢進していることを見出した。平成26年度の解析で、本マウスに野生型の脂肪組織を移植すると血糖値が改善することや、β3アドレナリン受容体特異的アゴニストを用いて脂肪分解を誘導すると、脂肪組織から放出されたグリセロールが肝臓に取り込まれ、糖新生の亢進を介して高血糖が誘発されることが明らかになった。また肝臓のインスリン抵抗性により高血糖が出現する機序を明らかにする目的で肝臓のマイクロアレイ解析を行ったところ、本マウスでは胆汁酸代謝に関わる遺伝子群の発現が変化していることを見出した。すなわち肝臓での脂肪酸合成に関わる複数の酵素の遺伝子発現と脂肪酸取り込み/排泄に関わるトランスポーターの遺伝子発現が大きく変化していた。これらの結果から本マウスの肝臓では胆汁酸が不足していることが予想されたため、食餌中にコール酸を添加したところ本マウスの高血糖は著明に改善し、再摂食時の肝臓における過剰なG6Pase発現が消失することを見出した。今後このメカニズムを解明する予定である。一方、肝細胞株であるFAO細胞にグリセロールを処置したところG6Paseの転写が誘導され、肝細胞はcell autonomousにグリセロールを感知しG6Paseの転写を調節していることが明らかになった。今後転写レポーターアッセイなどの手法を用いてこの転写調節機序についても解析する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成26年度までに、高脂肪食負荷mIRマウスの高血糖が脂肪組織での脂肪分解の亢進と肝臓でのグリセロールからの糖新生の亢進によることを見出していた。そこで、平成26年度はさらに詳細な検討を進め、脂肪分解亢進がPPARγの脱抑制であることと、糖新生の亢進が胆汁酸代謝の異常により引き起こされることを見出した。今後さらに胆汁酸解析を進める予定であり、研究はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

平成26年度の解析結果から、肝臓における胆汁酸代謝の異常が高血糖を誘発する重要な因子である可能性があり、胆汁酸代謝の研究を進める必要性が出てきた。既に胆汁酸組成をLC-MS/MS分析するなど新たな解析が必要となっている。さらに胆汁酸組成を規定する腸内細菌の解析なども必要になる可能性もあり、この分野で優れた実績を有する学内外の研究者との共同研究も検討している。

Causes of Carryover

本研究では、インスリン抵抗性マウスに高脂肪食を負荷した際に糖代謝が破綻する機序に付いて解析を進めております。そして、申請時に計画した方針に沿って、脂肪組織のリン酸化定量解析、特定の遺伝子の発現定量解析、遺伝子発現の網羅的定量解析を行い、肝臓での胆汁酸代謝制御異常が原因であることをようやく突き止めました。今年度は、いよいよ計画していた代謝基質の質量分析解析や、様々な代謝状況での血液試料の測定に入る準備が出来ました。高額なアッセイキットや受託解析での質量分析解析など、コストのかかる解析に進むことができました。平成26年度から基金分の予算から拠出を始め、最終年度に解析を進め、研究の最終結論を得たいと思っております。基盤Ｂの研究費が一部基金化されたことは、助成金を弾力的に使うことが可能になり、必要な項目を機が熟してから解析することができるようになり、大変ありがたく感じております。

Expenditure Plan for Carryover Budget

上記のとおり、マウス血中のサイトカインおよびホルモンのアッセイを行うためのELISAキットの購入や、胆汁酸等の低分子の肝臓内の定量解析のための質量分析の解析費などに充てさせていただければと思います。

Research Products

• [Journal Article] Distinct action of the α-glucosidase inhibitor miglitol on SGLT3, enteroendocrine cells, and GLP1 secretion. (2015)
  • Author(s): Lee EY, Kaneko S, Jutabha P, Zhang X, Seino S, Jomori T, Anzai N, Miki T.
  • Journal Title: J Endocrinol. Volume: 224 Pages: 205-214
  • DOI: doi: 10.1530/JOE-14-0555.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Haploinsufficiency of the c-myc transcriptional repressor FIR, as a dominant negative-alternative splicing model, promoted p53-dependent T-cell acute lymphoblastic leukemia progression by activating Notch1 (2015)
  • Author(s): Matsushita K, Kitamura K, Rahmutulla B, Tanaka N, Ishige T, Satoh M, Hoshino T, Miyagi S, Mori T, Itoga S, Shimada H, Tomonaga T, Kito M, Nakajima-Takagi Y, Kubo S, Nakaseko C, Hatano M, Miki T, Matsuo M, Fukuyo M, Kaneda A, Iwama A, Nomura F.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 6 Pages: 5102--5117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グルカゴン抑制作用を有する抗糖尿病薬 (2015)
  • Author(s): 三木隆司
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 33 Pages: 908-913
• [Journal Article] KATP channel as well as SGLT1 participates in GIP secretion in the diabetic state. (2014)
  • Author(s): Ogata, H., Seino, Y., Harada, N., Iida, A., Suzuki, K., Izumoto, T., Ishikawa, K., Uenishi, E., Ozaki, N., Hayashi, Y., Miki, T., Inagaki, N., Tsunekawa, S., Hamada, Y., Seino, S., Oiso, Y.
  • Journal Title: J Endocrinol. Volume: 222 Pages: 191-200
  • DOI: doi: 10.1530/JOE-14-0161.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Murine insulinoma cell-conditioned medium with ΒETA2/Neurod1 transduction efficiently induces the differentiation of adipose-derived mesenchymal stem cells into β-like cells both in vitro and in vivo. (2014)
  • Author(s): Kawamoto, K., Yabe, S., Konno, M., Ishii, H., Nishida. N., Jun Koseki, J., Fukuda, S., Tomimaru, Y., Hama, N., Wada, H., Kobayashi, S., Eguchi, H., Tanemura, M., Ito, T., Lee, E-Y., Mukai, E., Miki, T., Doki, Y., Mori, M., Hamazaki, T., Nagano, H., Okochi, H.
  • Journal Title: J Stem Cell Res Ther Volume: 4 Pages: -
  • DOI: http://dx.doi.org/10.4172/2157-7933.1000221
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhanced vascular endothelial growth factor signaling in islets contributes to β cell injury and consequential diabetes in Spontaneously Diabetic Torii rats. (2014)
  • Author(s): Mukai E, Ohta T, Kawamura H, Lee EY, Morita A, Sasase T, Miyajima K, Inagaki N, Iwanaga T, Miki T.
  • Journal Title: Diabetes Res Clin Pract Volume: 106 Pages: 303-311
  • DOI: doi: 10.1016/j.diabres.2014.08.023.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] GLP-1の膵α細胞における作用とその機序 (2014)
  • Author(s): 三木隆司
  • Journal Title: 内分泌糖尿病代謝内科 Volume: 38 Pages: 424-430
• [Presentation] Metabolite sensing and regulation of glucose metabolism in liver. Symposium in A better understanding of liver metabolism by multifaceted approaches (2015)
  • Author(s): Takashi Miki, Eun Young Lee, Yasuhiko Minokoshi
  • Organizer: 第92回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21
  • Invited
• [Presentation] Dual roles of a DPP-4 inhibitor on cytoprotection and proliferation of pancreatic β-cells in a mouse model of β-cell injury/regeneration. (2014)
  • Author(s): Mukai, E., Morita, A., Hiratsuka, A., Takatani, T., Lee, EY., Miki, T.
  • Organizer: 50th EASD Annual Meeting
  • Place of Presentation: Vienna (Austria)
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] Mechanism and physiological roles of glucose sensing in enteroendocrine cells. (2014)
  • Author(s): Lee, EY., Zhang, X., Miki, T.
  • Organizer: 50th EASD Annual Meeting
  • Place of Presentation: Vienna (Austria)
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] 単糖類はKATPチャネル依存性の経路と非依存性の経路によりGIP分泌を惹起する (2014)
  • Author(s): 尾方秀忠、清野祐介、原田範雄、飯田淳史、鈴木和代、泉本貴子、石川孝太、上西栄太、尾崎信暁、林良敬、三木隆司、稲垣暢也、清野進、濱田洋司、恒川新、大磯ユタカ
  • Organizer: 第57回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2014-05-24
• [Presentation] 腸内分泌L細胞のグルコース感知と脳への情報伝達 (2014)
  • Author(s): 李恩瑛 、張錫麟、 三木隆司
  • Organizer: 第57回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2014-05-24
• [Presentation] DPP-Ⅳ阻害薬による膵β細胞死抑制と増殖促進-膵β細胞傷害/再生マウスを用いた検討- (2014)
  • Author(s): 森田亜州華、向英里、平塚文乃、高谷具純、李恩瑛、三木隆司
  • Organizer: 第57回日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2014-05-22
• [Remarks] 千葉大学大学院医学研究院代謝生理学研究室ホームページ
  • URL: http://www.m.chiba-u.ac.jp/class/physiol/index.html