膵β細胞小胞体Ca^<2+>ポンプとCa^<2+>放出チャネルの機能協関とインスリン分泌制御

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07276231
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 矢田 俊彦 鹿児島大学, 医学部, 助教授 (60166527)
• 研究分担者: 加計 正文 鹿児島大学, 医学部, 講師 (90214270)
• キーワード: 膵β細胞 / 小胞体 / Ca^<2+>ポンプ / Ca^<2+>放出 / グルコース / アセチルコリン / cAMP

研究概要

グルコースによるβ細胞小胞体Ca^<2+>_-ポンプ活性化とAChによる小胞体Ca^<2+>_-放出の機能的連関
(1)非刺激グルコース濃度域において、AChは単一β細胞の細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_i)を増加させた。この反応は、細胞外Ca^<2+>に依存しておらず、小胞体Ca^<2+>ポンプ阻害剤Thapsigarginの前処置により抑制されたので、小胞体Ca^<2+>によっている。
(2)非刺激濃度域(1.0-5.5mM)でのグルコース濃度上昇による膵β細胞[Ca^<2+>]_i減少は、小胞体Ca^<2+>ポンプ阻害剤Thapsigarginにより抑制されたが、細胞膜Na/Ca交換の阻害によっては影響されなかった。この[Ca^<2+>]_i減少は、グルコース代謝阻害、ミトコンドリア阻害によっても抑制された。従って、グルコース代謝亢進に伴うATP産生により小胞体Ca^<2+>ポンプが活性化され、Ca^<2+>が小胞体に取り込まれ[Ca^<2+>]_i減少を発生するものと考えられる。
(3)非刺激濃度域でのグルコース濃度が高いほど静止[Ca^<2+>]_iレベルは低く、AChによる[Ca^<2+>]_i増加ピークは高く、小胞体Ca^<2+>放出量も大きかった。このように、グルコース濃度上昇による小胞体へのCa^<2+>取り込みとAChによる小胞体Ca^<2+>放出は機能的に連関していることが明らかとなった。
cAMPによる小胞体Ca^<2+>_-ポンプ活性化
(1)cAMPおよびcAMPを上昇するホルモンGLP-1とPACAPは、KCl刺激などにより持続的に増加した[Ca^<2+>]_iを減少させた。
(2)この反応は燐酸化を介した小胞体Ca^<2+>ポンプ活性化による。

研究成果

• [文献書誌] Aizawa,T.: "Effect of thapsigargin,an intracellular Ca^<2+> pump inhibitor,on inulin release by rat pancreatic B-cells." Life Sciences. 57. 1375-1381 (1995)
• [文献書誌] Yada,T.: "Two distinct modes of Ca^<2+> signalling by ACh in rat pancreatic β-cells:concentration,glucose dependence and Ca^<2+> origin." J.Physiol.(Lond.). 488.1. 13-24 (1995)
• [文献書誌] Fujitani,S.: "Somatostatin and insulin secretion due to common mechanisms by a new hypoglycemic agent,A-4166,in perfused rat pancreas." Metabolism. 45(in press). (1996)
• [文献書誌] Yaekura,K.: "cAMP-signalling pathway acts in selective synergism with glucose or tolbutamide to increase cytosolic Ca^<2+> in rat pancreatic β-cells." Diabetes. 45(in press). (1996)
• [文献書誌] Hamakawa,N.: "Interplay of glucose-stimulated Ca^<2+> sequestration and acetylcholine-induced Ca^<2+> release at the endoplasmic reticulum in rat pancreatic β-cells." Cell Calcium. 17. 21-31 (1995)