高炭水化物食による体重増加に対する腸管、膵島内分泌細胞の役割の解明

• 研究課題/領域番号: 17K09823
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 代謝学
• 研究機関: 藤田医科大学 (2018-2019); 名古屋大学 (2017)
• 研究代表者: 清野 祐介 藤田医科大学, 医学部, 講師 (80534833)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ショ糖 / スターチ / GIP / インスリン / β細胞量 / 肥満 / 餌スイッチ / KATP チャネル / 炭水化物 / 膵β細胞量 / 膵島数 / irs2 / cyclinA2 / 体重 / KATPチャネル / cyclinD2 / 脂肪 / 糖代謝 / 体重増加 / 栄養学 / 糖 / 糖尿病 / 食品 / 生理学

研究成果の概要

高ショ糖食摂取マウスでは基礎代謝亢進により肥満抵抗性を示した。高スターチ食摂取マウスではGIPではなくインスリンの過剰分泌が体重増加に寄与していることが分かった。高スターチ食により膵β細胞が増加するが、その機序としてKATPチャネル依存性のcyclinD2発現増加の関与を明らかにした。短期の高スターチ食負荷マウスにおいては、体重と独立して膵β細胞量の増加が起こるが、cyclinA2発現増加が関与していることが分かった。高スターチ食による膵β細胞の増加は可逆的であり２週間通常食に戻すとβ細胞量の増加は見られなくなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ショ糖とでんぷん（スターチ）では同じ糖質でも糖代謝・体重に全く異なる影響を及ぼすことが明らかとなった。また脂質やでんぷんの過剰摂取は肥満を引き起こすが、脂質においてはGIPがでんぷんにおいてはインスリンが肥満に関与することを明らかにした。本研究で明らかとなった機序が、糖尿病・肥満患者に対する栄養指導や薬物療法の向上に貢献できると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Short-Term High-Starch, Low-Protein Diet Induces Reversible Increase in β-cell Mass Independent of Body Weight Gain in Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Masuda Atsushi、Seino Yusuke、Murase Masatoshi、Hidaka Shihomi、Shibata Megumi、Takayanagi Takeshi、Sugimura Yoshihisa、Hayashi Yoshitaka、Suzuki Atsushi
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 11 号: 5 ページ: 1045-1045
  • DOI: 10.3390/nu11051045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dietary recommendations for type 2 diabetes patients: Lessons from recent clinical and basic research in Asia. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Seino, Shinji Ueno, Daisuke Yabe, Atsushi Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Diabetes Investigation 巻: 10(6) 号: 6 ページ: 1405-1407
  • DOI: 10.1111/jdi.13135
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional adenosine triphosphate-sensitive potassium channel is required in high-carbohydrate diet-induced increase in β-cell mass. (2019)
  • 著者名/発表者名: Murase M, Seino Y, Maekawa R, Iida A, Hosokawa K, Hayami T, Tsunekawa S, Hamada Y, Yokoi N, Seino S, Hayashi Y, Arima H
  • 雑誌名: J Diabetes Investig 巻: 10（2） 号: 2 ページ: 238-250
  • DOI: 10.1111/jdi.12907
  • NAID: 120006599162
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glucose-dependent insulinotropic polypeptide is required for moderate high fat diet, but not high carbohydrate diet-induced weight gain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Maekawa R, Ogata H, Murase M, Harada N, Suzuki K, Joo E, Sankoda A, Iida A, Izumoto T, Tsunekawa S, Hamada Y, Oiso Y, Inagaki N, Arima H, Hayashi Y, Seino Y
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 巻: ３１４（６） ページ: 572-583
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 30.Chronic high sucrose diet increases fibroblast growth factor 21 production and energy expenditure in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Maekawa R, Seino Y, Ogata H, Murase M, Iida A, Hosokawa K, Joo E, Harada N, Tsunekawa S, Hamada Y, Oiso Y, Inagaki N, Hayashi Y, Arima H
  • 雑誌名: J Nutr Biochem 巻: 49: ページ: 71-79
  • DOI: 10.1016/j.jnutbio.2017.07.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 高スターチ食負荷による膵β細胞量の増加は体重増加とは独立して生じる (2020)
  • 著者名/発表者名: 増田 富、清野 祐介、村瀬 正敏、上野 慎士、日高 志保美、四馬田 恵、高柳 武志、椙村 益久、林 良敬、鈴木 敦詞
  • 学会等名: 第23回日本病態栄養学会年次学術集会
• [学会発表] 栄養素の違いがGIP/GLP-1の分泌・作用に異なる影響を与える (2019)
  • 著者名/発表者名: 清野 祐介、前川 龍也、桑田 仁司、山田 祐一郎、林 良敬、鈴木 敦詞
  • 学会等名: 第92回日本内分泌学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Incretin and Insulin secretion by carbohydrates and involvement of incretins in obesity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Seino、Yoshitaka Hayashi、Atsushi Suzuki
  • 学会等名: 第62回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 栄養素の違いがGIP/GLP-1分泌・作用に異なる影響を与える (2019)
  • 著者名/発表者名: 清野 祐介、前川 龍也、桑田 仁司、山田 祐一郎、林 良敬、鈴木 敦詞
  • 学会等名: 第95回日本内分泌学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Ｉｎｃｒｅｔｉｎ ａｎｄ ｉｎｓｕｌｉｎ ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ ｂｙ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ ａｎｄ ｉｎｖｏｌｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｃｒｅｔｉｎｓ ｉｎ ｏｂｅｓｉｔｙ (2019)
  • 著者名/発表者名: 清野 祐介、林 良敬、鈴木 敦詞
  • 学会等名: 第62回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 高ショ糖食と高スターチ食の体重・糖代謝に与える影響の違いに関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 清野 祐介、前川 龍也、林 良敬、鈴木 敦詞
  • 学会等名: 第５回肝臓と糖尿病・代謝研究会
  • 招待講演
• [学会発表] グルカゴン作用不全とインクレチン (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 良敬、清野 祐介、飯田 淳史、深見 亜也子、前川 龍也、杉山 知里、高木 祐輔、木下 圭太、尾崎 信暁、有馬 寛
  • 学会等名: 第60回糖尿病学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 高蛋白質食負荷は、グルカゴン分泌増加を介して肝臓のアミノ酸代謝を規定する (2017)
  • 著者名/発表者名: 前川 龍也、高野 悠子、清野 祐介、村瀬 正敏、有馬 寛、林 良敬
  • 学会等名: 第60回糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] 高スターチ食によるインスリン分泌増加の機序の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村瀬 正敏、清野 祐介、前川 龍也、林 良敬、有馬 寛
  • 学会等名: 第60回糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] Both KATP channel-dependent and independent pathways participate in carbohydrate-induced insulin secretion (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Seino
  • 学会等名: 第60回糖尿病学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 高スターチ食によるインスリン分泌増加は、KATP チャンネル依存性の系と非依存性の系により制御されている (2017)
  • 著者名/発表者名: 村瀬 正敏、清野 祐介、前川 龍也、丹羽 靖浩、尾方 秀忠、飯田 淳史、細川 香里、林 良敬 、有馬 寛
  • 学会等名: 第21回日本病態栄養学会年次学術集会