β細胞におけるPI3キナーゼを介するシグナル伝達の病態生理学的意義の検討

• 研究課題/領域番号: 10877175
• 研究種目: 萌芽的研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 代謝学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 門脇 孝 東京大学, 医学部・附属病院, 助教授 (30185889)
• 研究分担者: 戸辺 一之 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (30251242) ; 寺内 康夫 東京大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 江藤 一弘 東京大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 高橋 倫子 東京大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 安田 和基 東京大学, 医学部・附属病院, 医員
• 研究期間 (年度): 1998 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2000年度: 300千円 (直接経費: 300千円); 1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1998年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: インスリン受容体基質 / PI3キナーゼ / wortmannin / グルコース応答性インスリン分泌 / インスリン含量 / 粗面小胞体 / Aktキナーゼ / PDE3B / 発生工学 / 膵β細胞 / インスリン分泌 / NIDDM / 2型糖尿病 / グルコキナーゼ / NADHシャトル / グリセロールリン酸シャトル / ミトコンドリア型GPDH / mGPDH欠損マウス / GPシャトル欠損マウス / 膵島 / TCA回路 / ピルビン酸 / グリコース応答性インスリン分泌

研究概要

インスリン受容体基質(IRS)-1欠損マウスにおいてβ細胞当たりのグルコース応答性インスリン分泌は高濃度グルコース域で野生型マウスに比べ低下していた。また、細胞当たりのインスリン含量にも低下がみられたが、粗面小胞体にはむしろ著しい増生が認められた(Eto K et al.,unpublished observation)。IRS-2欠損マウスでもインスリン含量の低下と粗面小胞体の増生が認められたが、インスリン分泌は高濃度グルコース域でむしろ亢進していた(Kubota N et al.,Diabetes 49:1881-1889,2000)。グルコース応答性インスリン分泌におけるIRS蛋白質の発現量の差異や機能の相違がこれらの原因である可能性が示唆された。
PI3キナーゼp85a調節サブユニット欠損マウスにおいてはβ細胞当たりのインスリン含量・粗面小胞体はいずれも著明に減少していたがインスリン分泌は高濃度グルコース域で増加がみられた(Eto K et al.,submitted for publication)。またPI3キナーゼの特異的阻害剤であるwortmanninを野生型膵島に作用させても同様の分泌亢進が確認された。このようなPI3キナーゼの活性抑制がグルコース応答性インスリン分泌の増加に至る機序は、グルコース代謝やATP産生の亢進、細胞質カルシウム濃度の上昇では説明されず、細胞質カルシウム濃度上昇以降の過程において発揮されていることが示された(Eto K et al.,submitted for publication)。また、野生型膵島においてwortmannin作用後のAktキナーゼとそれに続くPDE3Bの活性抑制は明らかではなく、PDE3Bの抑制に伴うcAMP濃度の上昇がwortmanninの効果に関与する可能性は低いことが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Kadowaki,T., et al.: "Molecular dissection of type 2 diabetes by knockout mice models."Diabetologia. (in press). (2001)
• [文献書誌] Okada,T., et al.: "Variants of neurogenis 3 gene are not asoociated with type 2 diabetes in Japanese subjects."Diabetologia. 44. 241-244 (2001)
• [文献書誌] Tsubamoto,Y., et al.: "Hexamminecobalt (III) chloride inhibits glucose-induced insulin secretion at the Exocytotic process."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 271. 212-216 (2001)
• [文献書誌] Kubota,N., et al.: "Disruption of insulin receptor substrate-2 causes type 2 diabetes due to liver insulin resistance and lack of compensatory β-cell hyperplasia."Diabetes. 49. 1880-1889 (2000)
• [文献書誌] Kadowaki,T., et al.: "Molecular pathogenesis of type 2 diabetes and obesity in knockout mice models."J.Clin.Invest.. 106. 459-465 (2000)
• [文献書誌] Terauchi,Y., et al.: "Insulin effect during embryogenesis determines fetal growth. : a possible molocular link between birth weight and susceptibility to type 2 diabetes."Diabetes. 40. 82-86 (2000)
• [文献書誌] Terauchi,Y., Kadowaki,T. et al.: "Increased insulin sensitivity and hypoglycemia in mice lacking p85α subunit of phosphoinositide 3-kinase"Nature Genetics. 21. 230-235 (1999)
• [文献書誌] Hayakawa,T., Kadowaki,T., et al.: "Ethidium bromide-induced inhibition of mitochondrial gene transcription suppresses glucose-stimulated insulin release in the mouse paveres β-cell live β HCG"J. Biol. Chem.. 273. 20300-20307 (1998)
• [文献書誌] Takahashi,N., Kadowaki,T., et al.: "Post-priming actions of ATP on Ca^<2+>-dependent exocytosis in paucreatic beta cells"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 760-765 (1999)
• [文献書誌] Eto,K., Kadowaki,T., et al.: "Role of NADH shuttle system in glucose-induced activation of mitochondrial metabolism and insulin secretion"Science. 283. 981-985 (1999)
• [文献書誌] Eto,K., Kadowaki,T., et al.: "NADH shuttle system regulates K_<ATP> channel-dependent pathway and steps distal to [Ca^<2+>] C elevation in glucose-induced insulin secretion"J. Biol. Chem. 274. 25386-25392 (1999)
• [文献書誌] Otabe,S., Kadowaki,T., et al.: "Holecular and histological evaluation of pancreata from patients with a mitochondrial gene mutation associated with inpaired insulin secretion"Biochem. Biophys. Res. Common.. 259. 149-156 (1999)
• [文献書誌] Kadowaki,T., Kubota,N., et al.: "Role of PPARγ in high-fat diet-induced adipocyte hypertrophy and insulin resistance"Common Disease-Genetic and Pathogenic Aspects of Multifactorial Diseases Uehara Memcrial Foundation Synposium-1999. 79-89 (1999)
• [文献書誌] Kaburagi,Y., Kadowaki,T., et al.: "The mechanism of insulin-induced signal trausduction mediated by the insulin receptor substrate family"Endocrine J. 46. 25-34 (1999)
• [文献書誌] Sakura,H.,et al: "Glucose mudulation of KATP currents wild-type,homezygcus and heterozygous glucokinase knock-out mice." Diabeto logia. 41. 654-659 (1998)
• [文献書誌] Hayakawa,T.,et al: "Ethidium bremide-induced inhibition of mitochondrial gene transcription suppresses glucose-stimulated insulin release in the mouse pancreatic b-cell line b HLG." J.Biol.Chem. 273. 20300-20307 (1998)
• [文献書誌] Takahashi.N.,et al.: "Post-priming actions of ATP on Ca2+-dependent exocytosis in pancreatic beta cells." Proc,Natl.Acad.Sci.USA. 96. 760-765 (1999)
• [文献書誌] Terauchi,Y.,et al: "Increased insulin sensitivity and hypoglyemia in mice lacking p85a subrent of phosphoinositide 3-kinase." Nature Genetics. 21. 230-235 (1999)
• [文献書誌] Eto,K.,et al.: "Role of NADH shuttle system in glucose-induced activation of mitochondrial metabolism and insulin secreation" Science. 283. 981-958 (1999)