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脳・膵連関メカニズムと肥満/2型糖尿病におけるその役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K27996
補助金の研究課題番号 23H03306 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分59040:栄養学および健康科学関連
研究機関金沢大学

研究代表者

井上 啓  金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (50397832)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード臓器連関 / 糖代謝 / 膵内分泌
研究開始時の研究の概要

脳・迷走神経が、アセチルコリン(Ach)作用を介して、膵内分泌を制御する。しかし、迷走神経性膵内分泌制御の糖代謝恒常性および肥満/2型糖尿病における役割は明らかではない。代表者は、新規に作出した迷走神経操作マウスの解析から、肥満/2型糖尿病では迷走神経Ach性膵内分泌促進が障害されることを見出した。そこで、本研究では、1)迷走神経性脳・膵連関の仕組みと役割、2)肥満/2型糖尿病におけるAch性脳・膵連関障害のメカニズムを明らかにする。解析には、迷走神経操作マウスを用いる。本研究の成果は、肥満/2型糖尿病における膵内分泌障害・耐糖能異常の病態理解とその新規治療標的である。

研究実績の概要

脳・迷走神経が、アセチルコリン(Ach)作用を介して、膵内分泌を制御する。しかし、迷走神経性膵内分泌制御の糖代謝恒常性および肥満/2型糖尿病における役割は明らかではない。代表者は、新規に作出した迷走神経操作マウスの解析から、肥満/2型糖尿病では迷走神経Ach性膵内分泌促進が障害されることを見出した。迷走神経操作マウスは、延髄迷走神経核にDREADDsを発現させたマウスであり、M3マウスはhM3Dqを、M4マウスはhM4Diを発現する。前者は、人工リガンドCNOの投与により迷走神経が活性化し、後者は不活性化する。本研究では、迷走神経性脳・膵連関のメカニズムと肥満/2型糖尿病におけるその役割を解明する。特に、1)迷走神経を介した脳・膵連関の仕組みと役割、2)肥満/2型糖尿病におけるAch性脳・膵連関障害のメカニズム、3)肥満/2型糖尿病における非Ach性脳・膵連関の役割を解明する。これまでは、1)迷走神経性脳・膵連関の仕組みと役割、3)肥満/2型糖尿病における非Ach性脳・膵連関障害のメカニズムの解明を進めてきた。解析には、迷走神経操作マウスのM3マウスとM4マウスの両者を用いた。迷走神経操作マウスに対し、Ach作用および非Ach作用のそれぞれに対し、機能阻害を行い、それぞれの膵内分泌への作用を検討した。本研究の成果は、肥満/2型糖尿病における膵内分泌障害・耐糖能異常の病態理解とその新規治療標的の解明であり、本年度の実績は、その成果を期待させるものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、非肥満マウスを用いて、1)迷走神経性膵内分泌制御の重要性と3)非Ach性膵内分泌制御の役割の解明を進めた。1)迷走神経性膵内分泌制御の重要性を解明するために、非肥満の迷走神経操作マウスを用いた。迷走神経活動変化を惹起するCNO投与を行った後の血糖値・膵内分泌の変化を解明した。M3マウスではインスリン分泌の増強が、M4マウスでは減弱が生じた。3)非Ach性膵内分泌制御の役割を解明するために、迷走神経特異的に非Ach神経伝達物質を欠失させたM3マウスを用いる。迷走神経非Ach作用を担う神経伝達物質として、NOが知られる。本年度には、Crispr/CAS9により、M3マウスのNO合成酵素(nNOS)をコードするNos1遺伝子にloxP配列を挿入することで、迷走神経特異的nNOS欠損マウスの作出を進めた。作出したマウスにおいて、Nos1遺伝子座でloxP依存性に組換えが起こり、nNOS消失に繋がることを見出した。

今後の研究の推進方策

今後も、迷走神経性脳・膵連関のメカニズムと肥満/2型糖尿病におけるその役割の解明に取り組む。特に、1)迷走神経を介した脳・膵連関の仕組みと役割、2)肥満/2型糖尿病におけるAch性脳・膵連関障害のメカニズム、3)肥満/2型糖尿病における非Ach性脳・膵連関の役割の解明を進める。次年度には、1)迷走神経を介した脳・膵連関の仕組みと役割の解明では、肥満状態での、CNO依存性迷走神経活動変化による血糖値・膵内分泌の変化を解明する。また、2)Ach性膵内分泌制御のメカニズムを解明するために、非肥満および肥満状態において、ニコチンまたはムスカリン作用の阻害および活性化を行う。さらに、食事負荷・ブドウ糖負荷・アルギニン負荷の条件下で、迷走神経の耐糖能・膵内分泌の計測を行う。3)非Ach性膵内分泌制御の役割を解明するために、迷走神経操作マウスにおいて、非Ach神経伝達物質の作用阻害を行う。また、迷走神経非Ach作用を担う神経伝達物質の遺伝子改変マウスの作出を引き続き行う。非Ach神経伝達物質作用阻害またはnNOS欠損マウスにおいて、CNO依存性迷走神経活動変化による血糖値・膵内分泌の変化、更には、食事負荷・ブドウ糖負荷・アルギニン負荷の条件下で、迷走神経の耐糖能・膵内分泌に対する役割を解明する。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Trans-omic analysis reveals opposite metabolic dysregulation between feeding and fasting in liver associated with obesity.2024

    • 著者名/発表者名
      Bai Y, Morita K, Kokaji T, Hatano A, Ohno S, Egami R, Pan Y, Li D, Yugi K, Uematsu S, Inoue H, Inaba Y, Suzuki Y, Matsumoto M, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Hirayama A, Soga T, Kuroda S*.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 27(3) 号: 3 ページ: 109121-109121

    • DOI

      10.1016/j.isci.2024.109121

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Efficient Method for Isolating and Purifying Nuclei from Mice Brain for Single-Molecule Imaging Using High-Speed Atomic Force Microscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Qiu Yujia、Sajidah Elma Sakinatus、Kondo Sota、Narimatsu Shinnosuke、Sandira Muhammad Isman、Higashiguchi Yoshiki、Nishide Goro、Taoka Azuma、Hazawa Masaharu、Inaba Yuka、Inoue Hiroshiら
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 13 号: 3 ページ: 279-279

    • DOI

      10.3390/cells13030279

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hepatic FASN deficiency differentially affects nonalcoholic fatty liver disease and diabetes in mouse obesity models2023

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa Toshiya、Yagi Takashi、Uchida Tohru、Sakai Mashito、Mitsushima Masaru、Naganuma Takao、Yano Hiroyuki、Inaba Yuka、Inoue Hiroshi、Yanagida Keisuke、Uematsu Masaaki、Nakao Kazuki、Nakao Harumi、Aiba Atsu、Nagashima Yoji、Kubota Tetsuya、Kubota Naoto
    • 雑誌名

      JCI Insight

      巻: 8 号: 17

    • DOI

      10.1172/jci.insight.161282

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] L-type amino acid transporter 1 in hypothalamic neurons in mice maintains energy and bone homeostasis.2023

    • 著者名/発表者名
      Park G, Fukasawa K, Horie T, Masuo Y, Inaba Y, Tatsuno T, Yamada T, Tokumura K, Iwahashi S, Iezaki T, Kaneda K, Kato Y, Ishigaki Y, Mieda M, Tanaka T, Ogawa K, Ochi H, Sato S, Shi YB, Inoue H, Lee H, Hinoi E.
    • 雑誌名

      JCI Insight

      巻: 8 号: 7

    • DOI

      10.1172/jci.insight.154925

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 迷走神経による膵内分泌制御とその障害2023

    • 著者名/発表者名
      井上啓
    • 学会等名
      第66回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 金沢大学新学術創成研究機構栄養・代謝研究ユニット

    • URL

      https://inoue.w3.kanazawa-u.ac.jp/about.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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