新規2型糖尿病骨代謝モデルによる糖尿病骨代謝機構解析と運動による改善法の提案

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K01705
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 北村 敬一郎 金沢大学, 保健学系, 教授 (80283117)
• 研究分担者: 鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60242476) ; 池亀 美華 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (70282986)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 糖尿病 / キンギョ / エキソーム解析 / 高でんぷん含有飼料 / 骨代謝 / 再生ウロコ / 運動

研究実績の概要

本年度は、以下の①キンギョのエキソーム解析と②高でんぷん飼料の作製と給餌条件の検討開発を行った。
①キンギョのエキソーム解析（担当：北村、鈴木、池亀、本多）
タカラバイオの受託サービスを利用し、キンギョのDNAライブラリーを作成した（シークエンス数157,527,867）。キンギョの塩基配列と非常に相同性の高いゼブラダニオの最新のエクソン部分配列をEnsemblのゲノムデータベースからダウンロードし（Ensembl Zebrafish GTFファイルから作成したエキソーム数：53,697）、そのCSVファイルを作成した。マッピングツールbowtie2を利用し、分担してゼブラのエクソン配列とキンギョのDNAライブラリーの相同性からキンギョのエクソン配列を同定した。タカラバイオのシークエンス解析が完全ではなかったので、マッピングは完璧ではなかったが、部分的に扱えるエキソームも含めるとほぼ全て（53,697）のエキソームがキンギョでも扱えるようになった。
②高でんぷん飼料の作製と給餌条件の検討開発（担当：北村）
市販の米粉(水分約14.5%、デンプン約70%)を４倍の水道水と共に炊飯器で粥状にし、市販のキンギョ用飼料（テトラフィン、テトラジャヤパン）を、米粉粥20mlにつき1.0gの割合ですり潰して加え、飼料とした(水分約83%、デンプン約14%)。作製した飼料は凍結保存し、給餌前に解凍・加温して50mlシリンジに入れ1回に50μl/g-体重を給餌することにした。この給餌量で経口投与の血糖値を市販のグルコース測定キット(グルコースＣⅡ-テストワコー)を用いてムロターゼ・GOD法で血糖値を測定したところ、給餌後6～8時間まで血糖値が空腹時の5倍（197.4±49.5(mg/dl)）まで上昇することを確認した。

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

キンギョのエキソーム解析が終了したので、まだシークエンス確認しながらではあるが、現在キンギョでも注目する遺伝子全ての遺伝子発現解析ができるようになった。高でんぷん飼料の作製と給餌条件が決まったので、①対照群（でんぷんを含まない市販飼料で運動無制限）、②高でんぷん含有飼料で運動無制限群、③高でんぷん含有飼料で運動制限群の3条件での数か月に及ぶ長期飼育を開始した。長期飼育開始直前に各群のキンギョから必要枚数ウロコを抜去して飼育しているので、抜去されたウロコはそれぞれの条件（高血糖や運動制限）下で再生している。1ケ月ごとに再生ウロコを採取・冷凍保存（-80℃）し、８ケ月間の長期飼育を実施中である。長期飼育終了後に採取した再生ウロコを利用してマーカー遺伝子発現、マーカー酵素活性、および基質コラーゲンタンパクの性状を調べる準備中である。
基質コラーゲンタンパクの性状の１つである機械的特性に関して現在ウロコからコラーゲン繊維を抽出し、それを型に流し込んで凍結乾燥したコラーゲン棒を使った圧力強度試験を検討している。
以上より当初の予定通り研究は進んでいる。

今後の研究の推進方策

以下の４点の課題について順次推進する。①高でんぷん含有飼料と運動制限下での８ケ月間の長期飼育と1ケ月ごとの再生ウロコサンプルの採取・冷凍保存（-80℃）の継続実施
②８ケ月間の長期飼育後、保存再生ウロコサンプルの骨代謝状態をマーカー遺伝子発現とマーカー酵素活性の測定
③基質コラーゲンタンパクの機械的強度と弾性率の具体的計測手法の確立
④高血糖状態が及ぼす骨代謝への影響と運動（遊泳）による高血糖の影響改善の定量化

次年度使用額が生じた理由

研究分担者の池亀氏の物品購入額が支出予定額よりも低かったため、わずかながら残金が発生した。

次年度使用額の使用計画

池亀氏には、今年度分の予算と合わせて研究用試薬の購入費として使ってもらう予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Long-term Measurement of Maternal Pulse Rate Dynamics Using a Home-based Sleep Monitoring System. (2016)
  • 著者名/発表者名: Chen Y., Chen W, Kitamura K., Nemoto T
  • 雑誌名: Journal of Sensors 巻: in press ページ: in press
  • DOI: org/10.1155/2016/5730142
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a small wireless device for perspiration monitoring. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogai K, Fukuoka M, Kitamura K, Uchide K, Nemoto T
  • 雑誌名: Med Eng Phys. 巻: 38 ページ: 391-397
  • DOI: 10.1016/j.medengphy.2015.12.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low-intensity pulsed ultrasound induces apoptosis in osteoclasts: Fish scales are a suitable model for the analysis of bone metabolism by ultrasound. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Hanmoto T, Yano S, Furusawa Y, Ikegame M, Tabuchi Y, Kondo T, Kitamura K, Endo M, Yamamoto T, Sekiguchi T, Urata M, Mikuni-Takagaki Y, Hattori A.
  • 雑誌名: Comp. Biochem. Physiol. Part A 巻: 195 ページ: 26-31
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2016.01.022
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Increased level of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) on the skin of Japanese obese males: measured by quantitative skin blotting. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogai K, Matsumoto M, Aoki M, Minematsu T, Kitamura K, Kobayashi M, Sanada H and Sugama J
  • 雑誌名: Int J Cosmet Sci. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/ics.12312
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Is vaccenic acid (18:1t n-7) associated with an increased incidence of hip fracture? An explanation for the calcium paradox. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamazaki K., Suzuki N., Kitamura K., Hattori A., Nagasawa T., Itomura M., Hamazaki T.
  • 雑誌名: Prostaglandins, Leukotrienes and Essential Fatty Acids (PLEFA) 巻: in press ページ: in press
  • DOI: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Monohydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbon influences spicule formation in the early development of sea urchins (Hemicentrotus pulcherrimus). (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N., Ogiso, S., Yachiguchi, K., Kawabe, K., Makino, F., Toriba, A., Kiyomoto, M., Sekiguchi, T., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kitamura, K., Hong, C., Srivastav, A.K., Oshima, Y., Hattori, A., Hayakawa, K.
  • 雑誌名: Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 巻: 171 ページ: 55-60
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2015.02.004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A basic study for prediction of food hardness based on an acceleration monitoring of lower jaw during mastication. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogai K, Kitamura K, Nemoto T.
  • 雑誌名: Journal of Nursing Science and Engineering 巻: 2 ページ: 9-14
  • DOI: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of an improved method for quantitative analysis of skin blotting: Increasing reliability and applicability for skin assessment. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogai K, Matsumoto M, Minematsu H, Kitamura K, Kobayashi M, Sugama J and Sanada H
  • 雑誌名: International Journal of Cosmetic Science 巻: 37 ページ: 425-432
  • DOI: 10.1111/ics.12217
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel tryptophan derivatives as potentially effective therapeutic drugs to treat bone diseases. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N., Somei, M., Seki, A., Sekiguchi, T., Tabuchi, Y., Mishima, H., Kase, Y., Kaminishi, A., Yachiguchi, K., Kitamura, K., Oshima, Y., Hayakawa, K., Yano, S. and Hattori, A
  • 雑誌名: Am. J. Life Sci. 巻: 3 ページ: 31-38
  • DOI: 10.11648/j.ajls.s.2015030302.16
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] アロキサン誘発高血糖キンギョにおける骨代謝および骨質の解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村敬一郎, 安藤 忠, 桶作若菜, 服部淳彦, 鈴木信雄
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • 発表場所: 帝京大学 板橋キャンパス（東京都板橋区）
  • 年月日: 2015-09-26 – 2015-09-27
• [学会発表] 魚類のウロコにおける骨細胞マーカー、sost1の発現と発現細胞の同定. (2015)
  • 著者名/発表者名: 田崎 裕也, 小倉絵梨奈, 坂井 晴香, 杉谷 加代, 北村敬一郎
  • 学会等名: 第40回北陸臨床病理集談会
  • 発表場所: 金沢大学保健学類（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
• [学会発表] Melatonin effects on stimulated osteoclast activity in the regenerating scales of goldfish under modelled microgravity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikegame M, Hattori A, Yamamoto T, Kitamura K, Tabuchi Y, Nakano M, Yano S, Yamamoto T, Suzuki N,
  • 学会等名: 13th Congress of the International Society of Bone Morphometry 2015
  • 発表場所: Tokyo,Japan
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-29
  • 国際学会