グルタチオンはβ-細胞の機能をどのように制御するか

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10470041
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 近藤 宇史 長崎大学, 医学部, 教授 (00158908)
• 研究分担者: 鬼島 宏 東海大学, 医学部, 助手 (90204859) ; 山下 俊一 長崎大学, 医学部, 教授 (30200679) ; 赤澤 昭一 長崎大学, 医学部・附属病院, 助教授 (10145261)
• キーワード: グルタチオン / 膵β細胞 / γ-グルタミルシステイン合成酵素 / インスリン / ハンマーヘッドリボザイム

研究概要

活性酸素は生体を障害する因子であり、細胞の情報伝達の担い手である。活性酸素を消去する抗酸化機構は活性酸素を消去することによって恒常的に細胞の生理機能を維持している。グルタチオン(GSH)はこの抗酸化分子の中心をなす。更にレドックス制御を介して細胞の情報伝達を調節している。
本研究は膵β細胞の機能調節に及ぼすGSHの役割を明らかにすることを目的としている。本年度は次の2点について検討を加え新しい知見を得た。
(1)膵β-細胞の特徴はGSH濃度が低く保たれていることである。γ-グルタミルシステイン合成酵素(γ-GCS)はGSH合成の律速酵素である。活性基を有するγ-GCS heavy Subunitと調節サブユニットのlight subunitの各々に対するアンチセンスヌクレオチドをハンマーヘッドリボザイムに結合させて、マウス膵β-細胞株MIN-6に導入し、GSH合成低下がβ-細胞の機能に及ぼす影響を検討した。
a)γ-GCSのどちらのサブユニットを導入してもGSH低下を誘導する事が可能であった。
b)GSHの持続的低下によって、MIN-6細胞でのインスリン分泌の亢進が認められた。
c)GSH低下でβ-細胞内のCa^<2+>濃度の上昇が認められ、このことがインスリン分泌亢進の一因であると思われた。
d)プロインスリンのリポーター遺伝子を導入すると、リボザイムを用いたGSH低下は、プロモーター活性を上昇させることが明らかとなった。
(2)MIN-6細胞を高濃度グルコース下で培養(27mM Glc)し正常(5.5mM Glc)と酸化ストレスに対する反応性を検討したところ、高Glc下にH_2O_2を負荷すると、P13-キナーゼ/Aktを介したアンチアポトーシスのカスケードが障害され、細胞傷害が強く生じることを明らかにした。GSH濃度を上昇させるとこの障害が改善したことから、GSH濃度のβ-細胞における抗酸化作用と情報伝達における重要性が示された。

研究成果

• [文献書誌] K.Mori, et al.: "Mltogen-Activated Protein Kinase, ERK1/2. is Essential for the Induction of Vascular Endothelial Growth Factor Ionizing Radiation Mediated by Activator Protein-1 in Human Glioblastoma Cells."Free.Rad.Res.. 33. 157-166 (2000)
• [文献書誌] T.Morikawa, et al.: "Superoxide Dismutase in Alveolar Macrophages from Patients with Diffuse Panbronchiolitis."Clin.Invest.. 67. 546-551 (2000)
• [文献書誌] K.Shimizu, et al.: "Expression of Superoxide Dismutase in Basal Cell Carcinoma."Acta.Med.Nagasaki. 45. 9-13 (2000)
• [文献書誌] H.Kondo, et al.: "Attenuation of Expression of γ-Glutamylcysteine Synthetase by Ribozyme Transfection Enhance Insulin Secretion by Pancreatic β-Cell Line, MIN6."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 278. 236-240 (2000)
• [文献書誌] T.Kondo,F.Sawada.: "Exprimental protocols for reactive oxygen and nitrogen species.(N.Taniguchi,J.M.C.Gutteridge.Ed.)"OXFORD UNIVERSITY PRESS.. 4 (2000)