PACAPによる糖代謝調節:インスリン分泌刺激とインスリン作用増強

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09670052
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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・附属病院, 講師 (90214270) ; 塩田 清二 昭和大学, 医学部, 助教授 (80102375)
• キーワード: 膵 / ベータ細胞 / ランゲルハンス島 / PACAP受容体 / インスリン分泌 / オートクリン / PACAP / グルコース

研究概要

膵島におけるPACAP(pituitary adenylate cyclase-activting polypeptide)の生理的役割を検討した。
【結果】
膵島β細胞におけるPACAPとPACAP受容体の発現・局在
(1)ラット膵島およびβ細胞株MIN6細胞において、PACAPmRNAの発現がPCR法により検出された。
(2)ラット膵において、I型PACAP受容体のmRNAの発現がin situ hybridizationにより、蛋白の局在が特異的抗体を用いた免疫組織化学により検出された。
グルコース刺激によるPACAP分泌とAutocrine機構によるインスリン分泌増強
(3)膵島からのPACAP分泌を、β細胞[Ca^<2+>]応答-fura2顕微画像計測による-を用いてバイオアッセイした。膵島を高グルコース(16.7mM)とインキュベーションしたMedium(Med)には[Ca^<2+>]増加活性が見られ、MedにPACAP特異的中和抗体を加えたものでは活性が消失した。
(4)高グルコース刺激による膵島インスリン分泌は、PACAP特異的中和抗体の共存により約25%抑制された。
グルコース不応答性β細胞のPACAPによる活性化
(5)高グルコース刺激に対する[Ca^<2+>]応答を画像計測した膵島細胞について、インスリン抗体を用いて免疫染色し、β細胞を同定した。正常ラットβ細胞の約20%がグルコース不応答性であることが判明した。
(6)コノヨウナグルコース不応答性β細胞にPACAPは[Ca^<2+>]増加を誘導した。
【結論】
(1)PACAPは、β細胞で作られる膵島ホルモンであり、グルコース刺激により放出され、オートクリン作用によりグルコース刺激インスリン分泌反応を膵島内で増強する。
(2)その増強の機構の一つとして、グルコースに応答するβ細胞から放出されるPACAPは周りのグルコース不応答性β細胞を活性化する。

研究成果

• [文献書誌] Shioda S.,Yada T.,Nakajo S.: "Pituitaary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP): a novel regulator of vasopressincontaining neurons." Brain Res.765. 81-90 (1997)
• [文献書誌] Nakata M.,Yada T.,Nakagawa S.: "Citrulline-argininosuccinate-arginine cycle coupled to Ca_<2+>-signaling in rat pancreatic b-cells." Biochem.biophys.Res.Commun.235. 619-624 (1997)
• [文献書誌] Tanizawa Y.,Okuya S.,Yada T.: "Direct stimulation of basal insulin secretion by physiological concentrations of leptin in pancreatic b cells." Endocrinology. 138. 4513-4516 (1997)
• [文献書誌] Yada T.,Sakurada M.,Ishihara H.: "Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is an islet substance serving as an intra-islet amplifier of glucose-induced insulin secretion in rats." J.Physiol. (Lond.). 502-2. 319-328 (1997)
• [文献書誌] Yaekura K.,Yada T.: "Cytosolic Ca_<2+>-reducing action of cAMP in rat pancreatic b-cells : involvement of thapsigarginsensitive stores." Am.J.Physiol.(Cell Physiol.). in press. (1998)
• [文献書誌] Nakazaki M.M.,Yada,T.,Oka,Y.:"Repetitive mitochondrial Ca_<2+> signals synchronize with cytosolic Ca_<2+> oscillations in the pancreatic beta-cell line, MIN6." Diabetologia. in press. (1998)