2013 Fiscal Year Research-status Report
モデル動物を用いた膵β細胞Tcf7l2の生理的・病態生理的役割の解明
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25860741
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高本 偉碩 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (60431871)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 2型糖尿病 / 膵β細胞 / インスリン / Tcf7l2 |
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| Research Abstract |
【目的】2 型糖尿病遺伝子Tcf7l2 が膵β細胞で担う役割をin vivoで明らかにする.【方法】Dominant Negative型変異体Tcf7l2 (DN-Tcf)をRIPプロモーターにより膵β細胞で発現させたトランスジェニックマウス(DNマウス)を作成・解析した.【結果】樹立した 6 ラインのDNマウスのうち,膵島におけるDN-Tcfの発現量が内因性のTcf7l2の発現量の10倍以上あることが確認できた独立した3ラインを選抜・検討した.全ての3ラインにおいて,DNマウスは野生型(Wt)マウスと比較して体重は同程度であったが,随時血糖値は高値を示した.またインスリン感受性は同程度であったが,経口糖負荷試験ならびに腹腔内糖負荷試験を行うと,DNマウスはインスリン分泌低下を伴う耐糖能異常を呈した.単離膵島実験において、DNマウスはWtマウスと比較して膵島10個当たりのグルコース応答性インスリン分泌量は少なかったが,インスリン含量で補正したインスリン分泌率は同等であった.さらに,DNマウスは膵組織像での膵β細胞面積の減少と膵臓全体のインスリン含量の減少を呈した. 単離膵島を用いた遺伝子発現解析では, DNマウスはサイクリンD1・D2,インスリン1・2の発現の低下を認めた.また,インスリンの転写や膵β細胞の成熟に重要なNeuroD1やMafAの発現低下を認めた. 一方で,アポトーシスやインスリン分泌顆粒の開口放出機構に関与する分子の発現については,両者で差を認めなかった.出生直後のマウスについても解析を行ったところ,成体と同様,DNマウスでは膵組織像での膵β細胞面積の減少・膵β細胞増殖能の低下と膵臓インスリン含量の減少を認めた.【結論】in vivoでTcf7l2が担うシグナル経路は,膵β細胞量やインスリンの転写の制御を通じて糖代謝に重要な役割を果たしている.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
独立した3ラインの遺伝子改変マウスの表現型の解析により，成体において，in vivoで膵β細胞におけるTcf7l2は膵β細胞量の制御を通じて,個体としてのインスリン分泌能に重要な役割を果たしていることを明らかにした．さらに，その分子メカニズムを明らかにすべく，遺伝子改変マウスの単離膵島を用いた遺伝子発現解析により,インスリン遺伝子に加えて,インスリンの転写や膵β細胞の成熟に重要なMafAの発現が低下していることを見出した．また，我々は胎生期から成体に至るまでのMafAの挙動を解析可能なツールとして，MafAプロモーターの下流に蛍光蛋白質mCherryをコードする遺伝子をノックインした膵β細胞特異的な蛍光レポーターマウス(MafA-mCherryマウス)の作製を試み，単離膵島ならびに膵β細胞で明瞭な蛍光を確認した.膵β細胞特異的なTcf7l2遺伝子改変マウスと蛍光レポーターマウスを交配し，ダブル遺伝子改変マウスを用いて，胎生期から成体にいたるマウスの膵組織像を経時的に検討することが可能な段階にあり，当初の計画通りに進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
●膵β細胞Tcf7l2機能低下型マウスでは出生時より血糖値の上昇・膵臓のインスリン含量の低下，膵β細胞量減少を認めた．そこで，膵β細胞特異的なTcf7l2遺伝子改変マウスと蛍光レポーターマウス(MafA-mCherryマウス)を交配し，ダブル遺伝子改変マウスを用いて，胎生期から成体にいたるマウスの膵組織像を経時的に検討する.
●これまでの解析により同定し得たMafA等の鍵分子のゲノムDNA上に，実際にTcf7l2が結合して直接的に発現を制御し得るのかどうかについて，単離膵島や膵β細胞株を用いたChIPアッセイ等で検討する．
●膵β細胞Tcf7l2遺伝子改変マウスに高脂肪食を負荷しインスリン抵抗性を惹起した条件下で，膵β細胞機能・膵β細胞量ならびにインクレチン関連薬の膵β細胞保護効果に関して解析を進める．
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[Journal Article] TCF7L2 in mouse pancreatic beta cells plays a crucial role in glucose homeostasis by regulating beta cell mass2014
Author(s)
Takamoto I, Kubota N, Nakaya K, Kumagai K, Hashimoto S, Kubota T, Inoue M, Kajiwara E, Katsuyama H, Obata A, Sakurai Y, Iwamoto M, Kitamura T, Ueki K, Kadowaki T
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Journal Title
Diabetologia
Volume: 57
Pages: 542-553
DOI
Peer Reviewed
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