交感神経によるグルコース輸送体の活性化とその分子機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08457052
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 嶋津 孝 愛媛大学, 医学部, 教授 (30090400)
• キーワード: 初代培養褐色脂肪細胞 / グルコース輸送体 / GLUT1 / GLUT4 / 交感神経 / ノルエピネフリン / ATB-BMPA / サイクリックAMP

研究概要

褐色脂肪や骨格筋へのグルコース輸送が、インスリンのみならず交感神経の作用によっても亢進するという研究代表者らのこれまでの知見を踏まえて、初代培養褐色脂肪細胞を用いて以下のように交感神経伝達物質であるノルエピネフリン(NE)の作用機構を追究した。
1.NEによって活性化されるグルコース輸送体(GLUT)のサブタイプの決定:
NEによるグルコース輸送の促進は、インスリンの作用と異なり、GLUTの細胞内プールから細胞膜への移行を促すことによるのでなく、もともと細胞膜に存在する個々のGLUT分子の活性化によると想定される。そこで褐色脂肪細胞に存在する2種類のGLUT(GLUT1とGLUT4)について、どちらのサブタイプがNEの作用発現に関与しているかを明らかにするため、細胞外からGLUTのグルコース認識部位とのみ結合できる膜非透過性の光親和性ラジオリガンド(ビスマンノース誘導体であるATB-[^3H]BMPA)を用いて、細胞表面に表出したGLUTのみを標識し、特異抗体による免疫沈降法及びゲル電気泳動によってサブタイプ別に標識GLUTを回収した。その結果、NEの作用によって、ラジオリガンドと結合するGLUT4の量は変わらないのにGLUT1の量が有意に増加し、GLUT1が特異的に活性化されることが明らかになった。
2.GLUT1の活性化をもたらす細胞内シグナル伝達因子:NEを作用させると、グルコース輸送の促進効果と相関して細胞内cAMP濃度が上昇する。そこでNEの代わりに、膜通過性のジブチリルcAMPを作用させたところ、グルコース輸送速度の著しい上昇をみた。また、cAMPの拮抗薬である(Rp)-cAMPを同時に添加すると、NEの作用が阻止されることから、グルコース輸送を促進するNEの作用はcAMPによって伝達されると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Shimizu,Y.,et al.: "Noradrenaline increases glucose transport into brown adipocytes in culture by a mechanism different from that of insulin" Biochemical Journal. 314. 485-490 (1996)
• [文献書誌] Nikami,H.,et al.: "Expression of β_3-adrenoceptor and stimulation of glucose transport by β_3-agonists in brown adipocyte primary culture" Journal of Biochemistry. 119. 120-125 (1996)
• [文献書誌] Shimazu,T.: "Innervation of the liver and glucoregulation : roles of the hypothalamus and autonomic nerves" Nutrition. 12. 65-66 (1996)
• [文献書誌] Iwai,M.,et al.: "Exaggeration of acute liver damage by hepatic sympathetic nerves and circulating catecholamines in perfused liver of rats treated with D-galactosamine" Hepatology. 23. 524-529 (1996)
• [文献書誌] Nakata,Y.,et al.: "Prolonged decrease in hepatic connexin 32 in chronic liver injury induced by carbon tetrachloride in rats" Journal of hepatology. 25. 529-537 (1996)
• [文献書誌] 嶋津 孝: "動物細胞へのグルコース輸送は神経の支配を受ける" 化学と生物. 34. 387-396 (1996)
• [文献書誌] Shimazu,T.: "Progress in Obesity Research 7(Eds.Angel,A.,et al.)" John Libbey & Co.(London), 788 (1996)
• [文献書誌] Shimazu,T.,et al.: "Liver Innervation and the Neural Control of Hepatic Function(Ed.Shimazu,T.)" John Libbey & Co.(London), 502 (1996)