Analysis of the role of the immunoproteasome in obesity and diabetes

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26461386
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 木村 博昭 自治医科大学, 医学部, 講師 (70593622)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白砂 孔明 東京農業大学, 農学部, 助教 (20552780) [Withdrawn] ; 臼井 文武 自治医科大学, 医学部, 助教 (50585560) [Withdrawn] ; 渡邊 幸子 自治医科大学, 医学部, 助教 (80770619)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 免疫プロテアソーム / 脂肪細胞 / 分化 / マクロファージ / M2 / 炎症

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、肥満・糖尿病の病態における免疫プロテアソームという蛋白質分解酵素の役割を解明することを目的としている。
平成28年度は、Scientific Reports に発表した論文（免疫プロテアソームのサブユニットの一つであるLMP7の欠損が、高脂肪食による誘導される肥満や高血糖・高脂血症・耐糖能・インスリン抵抗性を改善し、脂肪組織での炎症反応を抑制する）を基盤に脂肪細胞の分化抑制と脂肪での炎症抑制という２点に集中して研究を進めた。また、日本内分泌学会と日本再生・炎症医学会において、上記論文発表内容を報告した。
脂肪細胞分化の研究において、CRISPR/Cas9システムを利用して、免疫プロテアソームサブユニットのLMP7とLMP2のノックダウンさせた脂肪前駆細胞株3T3-L1細胞を作製し、脂肪細胞への分化誘導を行ったところ、どちらの細胞でも、その分化が抑制されることを見出した。また、変異型LMP7を発現する細胞も作製した。酵素活性がないLMP7と前駆体のままで成熟型に変換されないLMP7をそれぞれ発現する細胞株を作製したが、酵素活性のないLMP7を発現する3T3-L1細胞株で、脂肪細胞への分化が顕著に抑制された。一方、LMP7あるいはLMP2を高発現する細胞株では脂肪細胞分化への影響がみられなかった。さらに、LMP7欠損や阻害によってPPARγの発現が抑制され、その機構について解析を進めている。
脂肪組織での炎症反応抑制について、M2マクロファージの分化にLMP7欠損が影響するかどうかを検討した。骨髄由来のマクロファージを野生型とLMP7欠損マウスから作製し、IL-4でM2マクロファージに分化させたところ、LMP7欠損によりその分化が増強されることを遺伝子発現レベルと表面マーカーの発現で確認した。現在、M2マクロファージのIL-10の産生能について検討している。

Research Products

• [Journal Article] Caspase-1 deficiency promotes high-fat diet-induced adipose tissue inflammation and the development of obesity. (2016)
  • Author(s): Kimura H, Karasawa T, Usui F, Kawashima A, Endo Y, Kobayashi M, Sadatomo A, Nakamura J, Iwasaki Y, Yada T, Tsutsui H, Kasahara T, Takahashi M.
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Metab Volume: 311 Pages: E881-E890
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00174.2016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Kobayashi M, Usui F, Karasawa T, Kawashima A, Kimura H, Mizushina Y, Shirasuna K, Mizukami H, Kasahara T, Hasebe N, Takahashi M. (2016)
  • Author(s): Kobayashi M, Usui F, Karasawa T, Kawashima A, Kimura H, Mizushina Y, Shirasuna K, Mizukami H, Kasahara T, Hasebe N, Takahashi M.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 26489
  • DOI: 10.1038/srep26489
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 高脂肪食による肥満性炎症におけるCaspase-1の役割 (2017)
  • Author(s): 木村博昭、唐澤直義、笠原忠、高橋将文
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台）
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-27
• [Presentation] New insights into the role of the immunoproteasome in inflammatory diseases. (2017)
  • Author(s): Hiroaki Kimura, Tadayoshi Karasawa, Tadasahi Kasahara, Patrizio Caturegli, Masafumi Takahashi.
  • Organizer: 第19回武田振興財団生命科学シンポジウム（慢性炎症：機序と制御）
  • Place of Presentation: 武田薬品研修所（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-01-20 – 2017-01-21
• [Presentation] 高脂肪食誘導型肥満における免疫プロテアソーム(LMP7)の役割 (2016)
  • Author(s): 木村博昭 唐澤直義 川島晃 臼井文武 笠原忠 鈴木幸一 高橋将文
  • Organizer: 第3７回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: みやこメッセ（京都）
  • Year and Date: 2016-06-16 – 2016-06-17
• [Presentation] 脂肪酸結晶によるNLRP3インフラマソームを介した炎症惹起機構の解析 (2016)
  • Author(s): 唐澤直義、臼井文武、川島晃、木村博昭、高橋将文
  • Organizer: 第3７回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: みやこメッセ（京都）
  • Year and Date: 2016-06-16 – 2016-06-17
• [Presentation] 横紋筋融解症による急性腎障害におけるNLRP3インフラマソームの役割 (2016)
  • Author(s): 高橋将文、駒田敬則、臼井文武、唐澤直義、川島晃、木村博昭
  • Organizer: 第3７回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: みやこメッセ（京都）
  • Year and Date: 2016-06-16 – 2016-06-17
• [Presentation] 高脂肪食による肥満・メタボリック病態における免疫プロテアソーム欠損の有益な効果 (2016)
  • Author(s): 木村博昭 臼井文武 唐澤直義 川島晃 笠原忠 鈴木幸一 岩崎有作 矢田俊彦 高橋将文
  • Organizer: 高脂肪食による肥満・メタボリック病態における免疫プロテアソーム欠損の有益な効果
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2016-04-21 – 2016-04-23