| 研究課題/領域番号 |
15K00811
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| 研究機関 | お茶の水女子大学 |
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研究代表者 |
藤原 葉子 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (50293105)
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| 研究分担者 |
石川 朋子 お茶の水女子大学, ヒューマンライフイノベーション研究所, 特任准教授 (70212850)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ビタミンE / インスリン抵抗性 / β細胞 / 耐糖能 / 肥満 |
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| 研究実績の概要 |
抗酸化ビタミンとして知られているビタミンEは、その主な生理作用を持つα-トコフェロール(αToc)を含む８つの同族体からなる。我々が食物として摂取する天然物にα-Toc以外のこれら同族体も含まれているが、生理活性が最もも高いのはα-Tocである。一方、同族体であるトコトリエノール(T3)は、抗がん作用、コレステロール低下作用などのトコフェロールにはない生理機能があることが報告され、抗酸化ビタミンを超えた新規生理活性物質として注目されている。
我々はパーム油や米ぬか油に比較的多く含まれているγＴ3に注目し、γＴ3が高脂肪食摂取による肥満マウスにおいて、低下したインスリン分泌能を維持することで、耐糖能を改善する可能性を見出した。また、この時にγＴ3投与マウスでは膵臓において小型の膵島の数が増加していることがわかった。そこでこれらビタミンEの膵臓β細胞に対する作用を詳細に調べることを本研究の目的とし、動物実験による膵臓の評価、培養細胞を用いたβ細胞の増殖と機能の維持について検討している。
動物実験では、高脂肪食群および、α-Toc添加食、γT3添加食でマウスを飼育し、OGTTによる耐糖能試験、インスリン分泌能、血中グルコース濃度、膵臓の免疫組織化学的解析、膵臓における各種関連遺伝子のmRNA発現量を解析した。
培養細胞ではヒトβ細胞モデルである1.1B4細胞、ラットインスリノーマ細胞であるＲIN5Fを用いて検討した。ビタミンE同族体を添加した時のβ細胞に対する直接的な作用を検討したところ、γT3はヒトβ細胞の増殖を、特に初期段階で促進することがわかった。また脂肪細胞の培養上清を添加すると増殖が促進されることから、脂肪細胞とβ細胞増殖の相互作用が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は再度、高純度のγT3を用いて確認し詳細に検討したが、OGTTによる耐糖能試験においてγT3による顕著な改善効果が認められなかった。今回の実験では以前効果が認められていた時と比較して、マウスの体重増加率が小さく群感の差も大きくなかった。残念なことにβ細胞増殖においても、マウスの個体差の影響が大きく有意な差が認められなかった。これまでの実験結果から、T3が膵島の増殖に関して効果を持つ可能性は十分得られているが、高脂肪食長期摂取時のマウスでは、T3が脂肪組織にしか蓄積しないこともあり顕著な影響が現れにくいのかもしれない。
そこで今年度は細胞培養系でビタミンEによるβ細胞増殖能とインスリン抵抗性発症時のβ細胞機能を検討することとした。ヒトモデル細胞として1.1B4細胞にα-TocとγT3を添加したところ、γT3は培養初期に有意に増殖能を促進することがわかった。またラットインスリノーマ細胞にパルミチン酸を添加した際に低下するインスリン分泌量を、γT3は維持することもわかった。
T3は脂肪に蓄積しやすいため、膵β細胞に対する機能として脂肪細胞との相互作用を推測し、2013年Ｃell誌に報告されたbetatrophinを関連タンパク質候補の一つとしてT3によるbetatrophinの増加作用をT3濃度依存的に確認できたが、2016年に本タンパク質の作用についての論文が取り下げられたことから、T3がbetatrophinを介してβ細胞の増殖に関わる可能性が現時点では否定された。
このような状況から実験の遂行は当初想定していたよりも多少難航してはいるが、阻害剤を使った実験から、β細胞の増殖に関するシグナル経路の関与が示唆されたこと、脂肪細胞の培養上清に何らかの細胞増殖作用があることなど、ビタミンEはβ細胞の増殖や機能の維持に作用することがこれまでに明らかにできている。
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| 今後の研究の推進方策 |
培養細胞系を中心に、γT3によるβ細胞の増殖作用とその作用機序を調べる。阻害剤を用いた実験で、細胞内シグナルのうち、PI3K、ＭEK経路に関与する可能性がわかったため、Ｗestern blottなどでより詳細に調べる。また、脂肪細胞との相互作用についても、条件を設定し、より詳細に検討する。
動物実験については、より膵臓に作用が認められやすい条件を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
高純度のサンプルを用いて動物実験を再確認したにもかかわらず、動物の発育状況などに違いがあり、耐糖能改善作用については以前と比較して顕著な結果を得ることができなかった。動物の表現系としての差が得られなかったので、予定していたインクレチンのELISAキットや、GLP1受容体の抗体などによる検討は行わなかった。
今年度の予備検討として、高脂肪食3日間でβ細胞は顕著に増加することが確認できたため、詳細な動物実験にかかる費用は次年度に使用することとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
高脂肪食長期飼育による動物実験は、結果が反映されにくいと判断し、近年高脂肪食摂取を開始して早期に膵臓のβ細胞の増殖が顕著であることが報告され、今年度までに動揺な実験を行って確認することができた。次年度には、このような短期の増殖に対してビタミンE同族体が関わる可能性について検討する。動物実験は条件設定など数回行う必要がある。
さらに、培養細胞系での直接的な作用は、シグナル経路について詳細に検討するとともに、脂肪細胞との相互作用についても研究を進める。
また次年度はこれまでの結果を論文にまとめ、研究費は論文作成及び掲載費用しても使用する。
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