糖輸送機構におけるインスリン作用の情報伝達の解明-ノックアウトマウスを用いた解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07671148
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 佐藤 忍 横浜市立大学, 医学部・附属病院, 講師 (80244424)
• 研究分担者: 伊藤 隆明 横浜市立大学, 医学部, 助教授 (70168392)
• キーワード: インスリン / 糖輸送 / 糖輸送担体 / GLUT4 / IRS-1 / ノックアウトマウス / PI-3 kinase / p6c

研究概要

本研究はインスリン刺激による糖輸送活性化機構の解明のため、インスリンがその受容体に結合し、チロシンキナーゼの活性化から糖輸送への情報伝達系の第一段階の基質として重要と考えられるInsulin receptor substrate(IRS)-1を欠くノックアウトマウスを用いて実験を行った。IRS-1ノックアウト(Null)マウスの脂肪細胞ではインスリン刺激により最大糖輸送活性が約50%まで低下し、インスリンによる用量反応曲線も右方移動しhalf-maximum responseは野生型3.62X10^<-10>Mに対し、IRS-1ノックアウトマウスでは0.95X10^<-9>Mであり、インスリン抵抗性が認められた。IRS-1の下流に存在すると考えられているフォスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI-3kinase)の阻害剤であるワルトマニンの前処置により、野生型マウスもNullマウスもインスリンの刺激効果を完全に消失させた。肝臓、筋肉組織とは異なり、IRS-1を欠く代償機構としてのIRS-2の発現は極めて弱く、PI-3 kinase抗体と共免疫沈降される60kDaの蛋白がNullマウスにおいてリン酸化され、IRS-1 nullマウスにおける刺激伝達系に重要な役割を果たしていることを見い出した。脂肪細胞の主要な糖輸送担体GLUT4の検討では細胞総量は野生型と有意差を認めず、生理的刺激濃度である1nMインスリンによって細胞膜分画のGLUT4量は野生型の約60%と低下し、translocationの障害を認めた。以上からインスリン抵抗性状態は情報伝達系に変化をもたらし、研究の新しい標的物質を見い出した。

研究成果

• [文献書誌] Kono-Sugita,Eri: "Insulin-induced GLUT4 recycling in rat adipose cells by a pathway insensitive to brefeldin A" European Journal of Biochemistry. 236・3. 1033-1037 (1996)
• [文献書誌] Sato,Yasushi: "Immunohistochemical localization of dacilitared diffusion glucose transporters in rat pancreatic islets" Tissue and Cell. 28・6. 637-643 (1996)
• [文献書誌] Kadowaki,Takashi: "Insulin resistance and growth retardation in mice cadoing insulin receptor substrate and identification insulin receptor substrate 2" Diabetic Medicine. 13・6. s103-s108 (1996)
• [文献書誌] Kawano,Naomi: "Immunoexpression of the α subunit of a guanire nucleotide-binding protein (Go) in pulmonary neuroendocrine cells and neoplisms" Pathology International. 46・5. 393-398 (1996)
• [文献書誌] Ito,Takaaki: "Pulmonaty endocrine cell hyperplasia and papilloma in rats induced by intrutrucheol injection of extract from particulate wr pallutonls" Experimental and Toxicologic Pathology. 49(in press).
• [文献書誌] 佐藤忍: "シグナル伝達実験法(分担)" 宇井理性論 羊土社,東京, 267(86-92) (1996)