摂食・代謝中枢ニューロンのブドウ糖・インスリン応答機構と肥満・糖尿病における変調

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12470231
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 矢田 俊彦 自治医科大学, 医学部, 教授 (60166527)
• 研究分担者: 桜井 武 筑波大学, 基礎医学系, 助教授 (60251055) ; 塩田 清二 昭和大学, 医学部, 教授 (80102375) ; 加計 正文 秋田大学, 医学部付属病院, 助教授 (90214270) ; 八木 健 大阪大学, 細胞生体工学センター・遺伝情報システム研究部門, 教授 (10241241) ; 鳥居 邦夫 味の素(株), 中央研究所・基礎研究所, 主席研究員
• キーワード: グレリン / Neuropeptide Y / N型Ca^<2+>チャン / Protein KInase A / 細胞内Ca^<2+> / オレキシン / インスリン / レプチン

研究概要

グレリンは、胃と視床下部ニューロンから分泌され、摂食冗進や成長ホルモン分泌促進作用を有する。一方、視床下部弓状核には摂食冗進に重要な役割を持つNeuropeptide Y(NPY)ニューロンが存在しており、グルコース濃度変化や摂食冗進物質のオレキシン、摂食抑制物質のレプチン、インスリンなどにより制御されている。
本研究では、単離した弓状核ニューロンを用いて、fura-2蛍光イメージング法による細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)の測定と抗NPY抗体を用いた免疫染色を併用しNPYニューロンに対するグレリンの作用を調べた。グレリン10^<-10>Mは35%の弓状核ニューロンの[Ca^<2+>]iを増加させ、このグレリン応答ニューロンの81%がNPY含有ニューロンであった。グレリン誘導性[Ca^<2+>]i増加は、細胞外Ca^<2+>-freeとN型Ca^<2+>チャネル阻害剤により抑制されたが、L型Ca^<2+>チャネル阻害剤や小胞体Ca^<2+>ポンプ阻害剤では抑制されなかった。また、Protein Kinase A(PKA)阻害剤によって有意に抑制されたが、PKC阻害剤は無効であった。グレリン応答ニューロンの80%は、オレキシンAにも応答した。グレリン応答ニューロンの80%においてグレリン誘導性[Ca^<2+>]i増加がレプチンにより抑制され、また、インスリンによる抑制作用も観察された。
以上より、グレリンはNPYニューロンに直接作用しN型Ca^<2+>チャネルとPKA依存性に[Ca^<2+>]iを増加させる。グレリン投与による摂食冗進がNPY受容体拮抗薬により抑制されるとの報告を考慮すると、上記の反応はグレリンの摂食元進作用を伸介する機序であると考えられる。さらに、NPYニューロンは、グレリン、オレキシンの正のシグナルと、レプチン、インスリンの負のシグナルを統合して自らの活動を決定し、摂食司令を出力する役割が示唆される。

研究成果

• [文献書誌] Yamada S., Komatsu M., Aizawa T., Sato Y., Yajima H., Yada T., Hashiguchi S., Yamauchi K., Hashizume K.: "Time-dependent potentiation of the β-cell is a Ca^<2+> -independent phenomenon"J Endocrinol.. 172. 345-354 (2002)
• [文献書誌] Nakazaki M., Kakei M., Ishihara H., Koriyama N., Hashiguchi H., Aso K., Fukudome M., Oka Y., Yada T., Tei C.: "Association of upregulated activity of K(ATP) channels with impaired insulin secretion in UCP-1-expressing insulinoma cells"J Physiol. (Lond.). 540. 781-789 (2002)
• [文献書誌] Zhu L., Onaka T., Yada T.: "Activation of orexin neurons after noxious but not conditioned fear stimuli in rats"Neuroreport. 19. 1351-1353 (2002)
• [文献書誌] Zhou C-J., Shioda S., Yada T., Inagaki N., Pleasure S.J., Kikuyama S.: "PACAP and its receptors exert pleiotropic effects in the nervous system by activating multiple signaling pathways"Current Protein and Peptide Sci.. 3. 423-439 (2002)
• [文献書誌] Kakei M., Yada T., Nakagawa A., Nakabayashi H.: "Glucagon-like peptide-1 evokes action potentials and increases cytosolic Ca^<2+> in rat nodose ganglion neurons"Auton Neurosci. 102. 39-44 (2002)
• [文献書誌] Kohno D., Gao H-G., Muroya S., Kikuyama S., Yada T.: "Ghrelin directly interacts with NPY-containing neurons in the rat arcuate nucleus : Ca^<2+> signaling via protein kinase-A-and N-type channel-dependent mechanisms and cross-talk with leptin and orexin"Diabetes. (in press). (2003)