インクレチン分泌機構の統合的理解：GIPならびにGLP-1分泌の共通点と相違点

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05326
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 稲垣 暢也 京都大学, 医学研究科, 教授 (30241954)
• 研究分担者: 原田 範雄 京都大学, 医学研究科, 講師 (50530169) ; 林 良敬 名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (80420363) ; 山根 俊介 京都大学, 医学研究科, 助教 (90582156)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: インクレチン / GIP / GLP-1 / K細胞 / L細胞

研究実績の概要

我々は長鎖脂肪酸受容体GPR40とGPR120がK細胞に発現し、それぞれ異なる機序で脂肪摂取後のGIP分泌に関与することを報告した。しかし両受容体を同時に欠失した状況下での、インクレチン分泌に関しては不明であり、今回両受容体のダブル欠損マウスにおけるインクレチン分泌の評価、K細胞の解析を行った。野生型(WT)、GPR40およびGPR120ダブル欠損(DKO)マウスを用いて経口ブドウ糖・コーン油負荷試験(OGTT・OCTT)を行い、GIPとGLP-1分泌を評価した。OGTTではGIP、GLP-1ともにWTマウスとDKOマウスに有意差を認めなかった。一方、OCTT時にはDKOマウスのGIP分泌が、WTの90%以上減少し有意なGIP分泌を得られなかった。またGLP-1も有意な分泌を認めなかった。DKOマウスとGIP-GFPノックインマウスと交配してK細胞を可視化し、上部小腸内のK細胞数やK細胞内の遺伝子発現量を比較した。DKOマウスのK細胞の数やK細胞内GIP遺伝子の発現は野生型マウスと同等であった。K細胞内のGPR120およびGPR40の発現はいずれも消失していたが、GPR119、FATP1-5、CD36等他の脂質関連遺伝子の発現量に変化を認めなかった。胆汁酸受容体TGR5発現もWTマウスと同等だったが、FXR発現はDKOマウスで有意に上昇した。DKOマウスで有意なGIPおよびGLP-1分泌を得られないことから、脂肪摂取後の脂肪酸感知はGPR120とGPR40の2つの受容体が担うことが示された。

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

GIP-GFPおよびグルカゴン-GFPマウスを用いたK細胞およびL細胞解析は順調に進んでいる。特にK細胞およびL細胞における脂肪酸受容体の役割については、ほぼ終了しつつある。現在FXRとインクレチン分泌の解析を行っている。腸管内L細胞の解析も順調に進み2018年には、既に論文発表を行った。L細胞に高発現する分子の解析についてもSTC-1細胞を用いてGLP-1分泌に対する分子の役割について解析中である。

今後の研究の推進方策

1) GIP分泌におけるFABP5の役割について：解析手法を変更して、再度評価予定である。
2) 脂質によるGIP分泌における胆汁の作用点の解明：GPR40/GPR120ダブル欠損マウスにおいてFXRの発現が上昇していたことから、K細胞に発現するFXRの意義についてSTC-1細胞を用いて評価する。
3) K細胞とL細胞の分布の違いについての検討：腸管部位ごとのL細胞、K細胞を単離回収は終了しており、今後マイクロアレイやRT-PCRで転写因子群を比較する。
4) L細胞に高発現する分子の単離同定：現在L細胞に発現する一分子にターゲットを絞り、機能解析を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Dietary habits associated with reduced insulin resistance: The Nagahama Study. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda K, Sato T, Nakayama T, Tanaka D, Nagashima K, Mano F, Joo E, Fujimoto S, Takahashi Y, Kosugi S, Sekine A, Tabara Y, Matsuda F, Inagaki N; Nagahama Study Group.
  • 雑誌名: Diabetes Res Clin Pract 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1016/j.diabres
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel p.L145Q Mutation in the HNF1B Gene in a Case of Maturity-onset Diabetes of the Young Type 5 (MODY5). (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato T, Tanaka D, Muro S, Jambaljav B, Mori E, Yonemitsu S, Oki S, Inagaki N.
  • 雑誌名: Intern Med 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.9692-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-cultural comparison of predictors for self-care behaviors in patients with type 2 diabetes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda K, Fujimoto S, Morling B, Ayano-Takahara S, Harashima SI, Uchida Y, Inagaki N.
  • 雑誌名: J Diabetes Investig 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1111/jdi.12822
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glucose-dependent insulinotropic polypeptide is required for moderate high fat diet, but not high carbohydrate diet-induced weight gain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Maekawa R, Ogata H, Murase M, Harada N, Suzuki K, Joo E, Sankoda A, Iida A, Izumoto T, Tsunekawa S, Hamada Y, Oiso Y, Inagaki N, Arima H, Hayashi Y, Seino Y.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00352.2017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevalence of Cardiovascular Disease and Its Risk Factors in Primary Aldosteronism: A Multicenter Study in Japan. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohno Y, Sone M ,Inagaki N; Nagashima Study; JPAS Study Group.
  • 雑誌名: Hypertension 巻: 71(3) ページ: 530-537
  • DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.117.10263
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-exome sequencing in a Japanese family with highly aggregated diabetes identifies a candidate susceptibility mutation in ADAMTSL3. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jambaljav B, Tanaka D, Nagashima K, Harashima SI, Harada N, Harada T, Fujiwara Y, Wang Y, Liu Y, Tabara Y, Matsuda F, Koizumi A, Inagaki N.
  • 雑誌名: Diabetes Res Clin Pract 巻: 135 ページ: 143-149
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2017.12.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term efficacy and safety of canagliflozin in combination with insulin in Japanese patients with type 2 diabetes mellitus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Inagaki N, Harashima S, Kaku K, Kondo K, Maruyama N, Otsuka M, Kawaguchi Y, Iijima H.
  • 雑誌名: Diabetes Obes Metab 巻: 20(4) ページ: 812-820
  • DOI: 10.1111/dom.13152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution and hormonal characterization of primary murine L-cells throughout the gastrointestinal tract. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Iwasaki K, Murata Y, Harada N, Yamane S, Shibue K, Joo E, Sankoda A, Fujiwara Y, Hayashi Y, Inagaki N.
  • 雑誌名: J Diabetes Investig 巻: 9(1) ページ: 25-32
  • DOI: 10.1111/jdi.12681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of three major amino acids found inJapanese broth on glucose metabolism and gastric emptying. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mano F, Ikeda K, Joo E, Yamane S, Harada N, Inagaki N.
  • 雑誌名: Nutrition 巻: 46 ページ: 153-158
  • DOI: 10.1016/j.nut.2017.08.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Significance of dopamine D1 receptor signalling for steroidogenic differentiation of human induced pluripotent stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo K, Sone M, Honda-Kohmo K, Toyohara T, Sonoyama T, Taura D, Kojima K, Fukuda Y, Ohno Y, Inoue M, Ohta A, Osafune K, Nakao K, Inagaki N.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7(1) ページ: In press
  • DOI: 10.1038/s41598-017-15485-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glucose-lowering effects and safety of DS-8500a, a G protein-coupled receptor 119 agonist, in Japanese patients with type 2 diabetes: results of a randomized, double-blind, placebo-controlled, parallel-group, multicenter, phase II study. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inagaki N, Chou HS, Tsukiyama S, Washio T, Shiosakai K, Nakatsuka Y, Taguchi T.
  • 雑誌名: BMJ Open Diabetes Res Care 巻: 5(1) ページ: In press
  • DOI: 10.1136/bmjdrc-2017-000424
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Circulating osteocrin stimulates bone growth by limiting C-type natriuretic peptide clearance. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanai Y, Yasoda A, Mori KP, Watanabe-Takano H, Nagai-Okatani C, Yamashita Y, Hirota K, Ueda Y, Yamauchi I, Kondo E, Yamanaka S, Sakane Y, Nakao K, Fujii T, Yokoi H, Minamino N, Mukoyama M, Mochizuki N, Inagaki N.
  • 雑誌名: J Clin Invest 巻: 127(11) ページ: 4136-4147
  • DOI: 10.1172/JCI94912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beta-cell replacement strategies for diabetes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kieffer TJ, Woltjen K, Osafune K, Yabe D, Inagaki N.
  • 雑誌名: J Diabetes Investig 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1111/jdi.12758
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of a small molecule that facilitates the differentiation of human iPSCs/ESCs and mouse embryonic pancreatic explants into pancreatic endocrine cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo Y, Toyoda T, Ito R, Funato M, Hosokawa Y, Matsui S, Sudo T, Nakamura M, Okada C, Zhuang X, Watanabe A, Ohta A, Inagaki N, Osafune K.
  • 雑誌名: Diabetologia 巻: 60(8) ページ: 1454-1466
  • DOI: 10.1007/s00125-017-4302-7
  • 査読あり
• [学会発表] 転写因子Pancreatic duodenal homeobox-1(Pdx1)は加齢に伴うGIP分泌亢進に関与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 池口 絵理, 原田 範雄, 金丸 良徳, 三小田 亜希子, 山根 俊介, 岩﨑 可南子, 今城 正道, 村田 由貴, 鈴木 和代, 城尾 恵里奈, 稲垣 暢也.
  • 学会等名: 第31回日本糖尿病・肥満動物学会学術集会
• [学会発表] インクレチンを介する臓器連関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣暢也, 山根俊介, 原田範雄.
  • 学会等名: 第91回日本内分泌学会学術集会
• [学会発表] Glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) deficiency improves obesity but worsens bone loss in ovariectomised mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanemaru Y, Harada N, Kuwahara-Shimazu S, Ueda Y, Yamane S, Murata Y, Yasoda A, Kieffer TJ, Inagaki N.
  • 学会等名: 53rd EASD Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Role of gastric inhibitory polypeptide (GIP) in high fat diet-induced obesity and insulin resistance. (2017)
  • 著者名/発表者名: Harada N, Yamane S, Inagaki N.
  • 学会等名: Asia Islet Biology and Incretin Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Long chain free fatty acid receptor GPR120 mediates oil-induced GIP secretion through CCK in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sankoda A, Harada N, Iwasaki K, Yamane S, Murata Y, Shibue K, Thewjitcharoen Y, Suzuki K, Harada T, Kanemaru Y, Shimazu-Kuwahara S, Hirasawa A, Inagaki N.
  • 学会等名: Asia Islet Biology and Incretin Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 卵巣摘出マウスにおけるGIP分泌欠損は体重増加を抑制するが骨量を減少させる (2017)
  • 著者名/発表者名: 金丸 良徳, 原田 範雄, 桑原 智子, 植田 洋平, 山根 俊介, 村田 由貴, 八十田 明宏, 稲垣 暢也.
  • 学会等名: 第32回日本糖尿病合併症学会年次学術集会
• [学会発表] 長鎖脂肪酸受容体GPR120とGPR40は異なる機序で脂肪摂取時のGIP分泌に関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 三小田 亜希子, 原田 範雄, 岩﨑 可南子, 山根 俊介, 村田 由貴, 金丸 良徳, 鈴木 和代, 渋江 公尊, 原田 貴成, 城尾 恵里奈, 平澤 明, 稲垣 暢也.
  • 学会等名: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] 過食肥満下におけるインクレチンGIPの生体内への影響について (2017)
  • 著者名/発表者名: 桑原 智子, 原田 範雄, 金丸 良徳, 山根 俊介, 村田 由貴, 三小田 亜希子, 岩崎 可南子, 城尾 恵里奈, 渋江 公尊, 原田 貴成, 池口 絵理, 藤原 雄太, 稲垣 暢也.
  • 学会等名: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] 脂肪酸結合タンパク5(FABP5)の腸管内分泌K細胞における局在に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池口 絵理, 渋江 公尊, Thewjitcharoen Yotsapon, 山根 俊介, 原田 範雄, 原田 貴成, 藤原 雄太, 鈴木 和代, 大和田 祐二, 稲垣 暢也.
  • 学会等名: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [図書] 栄養素に対する腸管内分泌細胞からのインクレチン分泌. 糖尿病. 第61巻第3号 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田 範雄, 稲垣 暢也.
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 日本糖尿病学会
• [図書] 【消化器疾患と代謝異常を考える】 《消化管疾患と代謝異常》 消化管ホルモンと栄養代謝. Modern Physician, 38巻2号 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田 範雄, 稲垣 暢也.
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 新興医学出版社
• [図書] 【激増する糖尿病の診療最前線】 糖尿病治療薬 DPP-4阻害薬. 臨牀と研究, 95巻1号 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田 範雄, 稲垣 暢也.
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 大道学館
• [図書] 腸管内分泌細胞研究の進化と展望】脂肪摂取時のインクレチン分泌について. Islet equality. Vol.6 No.1. (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田 範雄, 稲垣 暢也.
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: メディカルビュー社