| 研究課題/領域番号 |
18K02252
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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) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ビタミンE / 膵β細胞 / 高脂肪食 / インスリン抵抗性 / 糖尿病 |
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| 研究実績の概要 |
高脂肪食や肥満により血糖値が高くなると、膵臓はβ細胞の増殖・肥大を誘発し、インスリン分泌量を増加することで血糖値を維持するが、この状態が長期間続くと膵機能が破綻し、最終的にはインスリン分泌不全となることでII型糖尿病が発症すると考えられている。近年膵β細胞は高脂肪食摂取後の3日程度という非常に初期の段階で、全身のインスリン抵抗性とは独立して著しく増殖することが報告されている。そこで本研究では、このような短期間の過食状態が膵臓のβ細胞に及ぼす影響を検討し、ビタミンEや摂取脂肪の種類との関連を検討することを目的としている。
昨年度に続き、短期間の高脂肪食による膵β細胞の増殖効果が再現できたため、ビタミンEとしてαトコフェロール(Toc)、およびその同属体であるトコトリエノール(T3)を3日間経口投与し、膵臓を採取したのち、膵島数、β細胞の増加数、増殖に関わる遺伝子の発現等を検討した。高脂肪食摂取の膵臓において、増殖マーカーであるKi67とインスリンで二重染色される陽性細胞数が増加したが、αToc、およびT3投与による明確な差は認められなかった。一方、膵臓組織のCyclin B1のｍRNA発現量は高脂肪食により通常食の約5倍に上昇しており、αTocの投与により2倍程度に増加が抑制されていることが分かった。一方、T3 投与群では、膵臓の免疫組織化学的評価ではβ細胞増殖に対する効果が明らかではなかったが、高脂肪食群を比較して小型の膵島数が顕著に増加していた。以上の結果から、3日間の高脂肪食摂取は、膵臓β細胞の増殖を促進するが、食品成分や食事の効果を評価するには、増殖マーカーを用いた免疫組織化学的手法では不十分であり、実験条件や評価方法を再検討する必要があると考えられた。今年度はこれら実験と並行し、in vitroでのβ細胞の増殖・分化に対するビタミンEの効果の検討を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
先行研究で報告されていた免疫組織化学的手法によるβ細胞の増殖評価は、本研究室でも再現性が取れていたため、短期間に増殖する膵β細胞のビタミンEや食事性脂肪による影響を検討する実験を計画していた。しかし実験ごとのばらつきが大きく、実験を繰り返したところ、高脂肪食摂取によるβ細胞の増殖率は平均して1～2%程度と極めて低く、この狭い範囲内で食品成分の影響を比較するのは難しいことが分かった。そこで、膵島のサイズと数の分布、膵臓の遺伝子発現レベルを検討し、短期高脂肪食摂取による免疫組織化学的特徴と関連して、増殖遺伝子の発現が顕著に増加していることから、遺伝子レベルで評価が可能であると考え、次年度からは複数の評価方法を試みるつもりである。また、マウスを使ったin vivoだけで効果を評価するだけでなく、培養細胞を使ったin vitroの系の両面から、β細胞の自己増殖や分化を検討することにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
膵臓β細胞は、高脂肪食摂取後3日という短期間で、高脂肪条件に対応する代償作用として増加する。この時のビタミンEや摂取脂肪の違いによる影響を、マウスを使ったin vivoと並行して培養細胞を使ったin vitroの系でも検討する。
免疫組織化学的手法による解析から、高脂肪食摂取3日間で膵β細胞の増殖能は最も高くなることがわかったため、この間に投与したαTocやT3増殖と細胞分化に関わる遺伝子の発現やアポトーシス、小胞体ストレス、酸化ストレス、炎症などについて評価検討する。さらに高脂肪食の油脂源として、飽和脂肪酸を多く含み、近年摂取量が増加しているパーム油、n-6系・n-3系の多価不飽和脂肪酸を多く含む大豆油を用い、ラードが主として使われている市販の高脂肪食と比較する。
ヒトβ細胞モデルとして1.1B4cellを用いて、αTocやT3が直接増殖に関わるのかを検討する。さらに、Panc1膵管細胞からβ細胞への分化とビタミンEの影響について検討する。これらの結果から、申請者らがこれまでに行ってきた、高脂肪食摂取時のビタミンEによる耐糖能異常改善作用が、高脂肪食摂取時の膵臓β細胞に対する機能にどのように関わるのかを明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
マウスを用いた実験結果がばらつくことから、原因追及のための基礎検討に時間がかかり、想定していたビタミンE投与実験回数に至らなかった。また、購入予定だった高価格の抗体が共同研究者から供与されたほか、細胞培養に利用する試薬や消耗品などは、研究室の予備でまかなえた。これまでの免疫組織科学的評価と関連する遺伝子の発現レベルでも評価が可能であることがわかったため、免染だけでなくRT-PCR等やin vitro系の実験も含めて検討する。さらに培養細胞を使った検討を行い、in vivo, in vitroの両者の研究結果から、当初の研究課題の解決を目指す。
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