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

2017 年度 実績報告書

• 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 / 高でんぷん含有飼料 / 骨代謝 / 再生ウロコ / コラーゲン線維 / 糖化 / 運動

研究実績の概要

最終年度：運動による骨代謝改善およびI型コラーゲンへの糖化防止の評価（北村、池亀、鈴木、本多担当）
高デンプン餌で飼育したキンギョを、給餌後キンギョ用遊泳負荷システムを使って1時間遊泳負荷を2週間した運動群と静止安静群に分け両群の間で再生ウロコの遺伝子発現およびコラーゲン線維間架橋割合を調べた。運動群ではいずれの骨形成マーカー遺伝子発現量も増加傾向を示し、統計学的に有意な増加はI型コラーゲンで見られた。また、再生ウロコから抽出したコラーゲン線維の泳動像では、安静群でコラーゲンモノマー線維の分子量の増加とα鎖（モノマー）に対するβ鎖（ダイマー）およびγ鎖（トリマー）の存在比が増加傾向を示した。しかし、運動群では有意な増加は見られなかった。この結果から、食後の血糖増加時間帯に軽度負荷でも実施することにより骨形成が増加する可能性とタンパクの糖化を防ぐ可能性が示唆された。
研究期間全体：魚類の特徴を利用し、高でんぷん含有餌で食後高血糖状態キンギョモデルを作製した。高でんぷん含有餌による高血糖キンギョモデルの再生ウロコを使い、通常餌群との比較から高血糖が及ぼす骨代謝への影響を解析した。その結果、骨代謝マーカー遺伝子発現に統計学的に有意な変化はなかったが、高血糖モデルの再生ウロコでは、糖化によりI型コラーゲン線維の分子量増加と線維間架橋割合の増加傾向が示された。また、糖化コラーゲン線維の3点曲げ試験解析から糖化コラーゲン線維間架橋割合の増加と共に弾性率低下と曲げ強度（降伏応力）の有意な低下を記録した。以上より、高血糖により骨の主構造タンパクI型コラーゲン線維にも非酵素的糖化が起り、柔軟性の低下による力学的強度が低下している可能性が示唆された。また、高デンプン餌で飼育したキンギョを、給餌後1時間遊泳負荷をした結果、骨形成マーカー遺伝子発現量の増加とコラーゲン線維の糖化抑制が見られた。

研究成果

• [雑誌論文] α-melanocyte-stimulating hormone promotes the bone resorption resulting from increase both osteoblastic and osteoclastic activities in goldfish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishizu H, Sekiguchi T, Ikari T, Kitamura K, Kitani Y, Endo M, Urata M, Kinoshita Y, Hattori A, Srivastav A, Mishima H, Mizusawa K, takahashi A, Suzuki N.
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: in press ページ: -
  • DOI: DOI: 10.1016/j.ygcen.2018.03.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of hyperglycemia on bone metabolism and bone matrix in goldfish scales (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitamura Kei-ichiro、Andoh Tadashi、Okesaku Wakana、Tazaki Yuya、Ogai Kazuhiro、Sugitani Kayo、Kobayashi Isao、Suzuki Nobuo、Chen Wenxi、Ikegame Mika、Hattori Atsuhiko
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology, Part A 巻: 203 ページ: 152～158
  • DOI: DOI:10.1016/j.cbpa.2016.09.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of low-intensity pulsed ultrasound on osteoclasts: Analysis with goldfish scales as a model of bone. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanmoto T, Tabuchi Y, Ikegame M, Kondo T, Kitamura K, Endo M, Kobayashi I, Mishima H, Sekiguchi T, Urata M, Seki A, Yano S, Hattori A. and Suzuki N.
  • 雑誌名: Biomed Res. 巻: 38 ページ: 71～77
  • DOI: Doi: 10.2220/biomedres.38.71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sardine procalcitonin amino-terminal cleavage peptide has a different action from calcitonin and promotes osteoblastic activity in the scales of goldfish. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kase Y, Ikari T, Sekiguchi T, Sato M, Ogiso S, Kawada T, Matsubara S, Satake H, Sasayama Y, Endo M, Kitamura K, Hattori A, Watanabe T, Maruyama Y, Funahashi H, Kammbegawa A, Suzuki N.
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology, Part A 巻: 211 ページ: 77-83
  • DOI: DOI: 10.1016/j.cbpa.2017.06.007
  • 査読あり
• [学会発表] LIPUSに対する骨芽細胞及び破骨細胞の応答:キンギョのウロコを用いたin vitro及びin vivoの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木信雄、半本泰三、田渕圭章、近藤隆、池亀美華、北村敬一郎、関口俊男、小林功、関あずさ、服部淳彦
  • 学会等名: 第21回超音波骨折治療研究会
• [学会発表] 魚類の骨代謝に対する黒色素胞刺激ホルモンの影響：in vivo及びin vitroによる解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木信雄, 石津偉統, 木谷洋一郎, 五十里雄大, 関口俊男, 北村敬一郎, 遠藤雅人, 服部淳彦, 水澤寛太
  • 学会等名: 平成30年度公益社団法人日本水産学会春季大会
• [学会発表] キンギョ高血糖モデルにおける骨代謝および糖化ウロココラーゲンの架橋解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北村敬一郎, 鈴木信雄
  • 学会等名: 平成29年度日本動物学会 中部支部大会
• [学会発表] Effects of α-melanocyte-stimulating hormone on osteoblasts and osteoclasts in the regenerating scales of goldfish. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishizu H, Sekiguchi T, Ikari T, Kitamura K, Kitani Y, Endo M, Urata M, Hattori A, Mizusawa K, Takahashi A and Suzuki N
  • 学会等名: The 3rd International Symposium to Promote Joint Usage/Research Center 2017
  • 国際学会
• [備考] 研究者情報
  • URL: http://ridb.kanazawa-u.ac.jp/public/detail.php?id=2619