| 研究課題/領域番号 |
18K16231
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
下 直樹 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (10814064)
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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 | 膵β細胞 / 高血糖毒性 |
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| 研究実績の概要 |
糖尿病で認められる膵β細胞機能障害において、高血糖が膵β細胞機能を障害する（高血糖毒性）メカニズムに関わる新規因子の探索・解析を進めている。これまでに、我々が構築した高血糖毒性軽減モデルを用い、膵ランゲルハンス島の遺伝子発現を網羅的に解析することにより、膵β細胞機能における役割は未知だが、既報で示される性質からは膵β細胞機能において重要な役割が強く推察される、Tmem163およびCox6a2の2種の高血糖毒性感受性因子を同定している。
Tmem163は、免疫組織染色や電顕による解析において、膵β細胞インスリン顆粒膜への高度の限局が示唆されている。成体において膵β細胞特異的にTmem163遺伝子をノックアウト可能なマウス（Tmem163 floxマウスと、mouse insulin promoter（MIP）下にtamoxifen誘導性のCre recombinase（CreERT）を発現するマウス（MIP-CreERT）を交配し作製、以下βTmem163KO）の耐糖能を糖負荷試験により評価した結果、対照群に比べβTmem163KOでは有意な耐糖能の悪化を認めた。また、糖負荷時のインスリン分泌反応は対照群に比べβTmem163KOで低い傾向を示し、Tmem163は膵β細胞のグルコース応答性インスリン分泌（GSIS）に関わることが示唆された。
Cox6a2はミトコンドリアCOXⅣのsubunitであるが、膵β細胞株であるMIN6細胞を用いてノックダウン実験を行ったところ、ATP含量およびGSISは対照群と差を認めなかった。一方、活性酸素種（ROS）はノックダウン群で増加を示し、Cox6a2の発現低下は、高血糖毒性下で認められる膵β細胞におけるROS増大に寄与している可能性が考えられた。
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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
Tmem163に関して、当初βTmem163KOのノックアウト効率が十分ではなかったが、tamoxifenの投与条件を調整することで改善しており、各種解析の進捗が得られている。また、Tmem163は細胞内亜鉛の制御に関わる可能性が報告されている（Cuajungco MP, et al. Traffic, 2014）が、亜鉛はインスリン結晶形成に必要であることから、事前に作製していたglobal Tmem163 knockoutマウスにて膵ランゲルハンス島の亜鉛含量およびインスリン含量の測定を、また電顕にてインスリン顆粒の形態を解析している。結果、インスリン含量・亜鉛含量は低下傾向を認め、インスリン顆粒はwild typeマウスに比べ不均一性を示しており、以上よりTmem163はインスリン顆粒の形成や成熟を介して膵β細胞機能に関与していることが想定されている。このように、Tmem163が膵β細胞機能に関わるメカニズムの解明につながる結果が得られ始めていることから、おおむね順調な進捗と考える。
Cox6a2に関して、膵β細胞株であるMIN6細胞を用いたノックダウン実験にて、ATP含量およびGSISは対照群と差を認めない一方、ROSはノックダウン群で増加を示している。膵β細胞は抗酸化酵素の発現レベルが低く、高血糖毒性下で認められる酸化ストレスに対し脆弱と考えられているが、糖尿病における酸化ストレス増大の機序は明らかにされていない。本因子は血糖に対し感受性が高いことから、その機序の一端を担う可能性が想定され、糖尿病の病態解明の一助となる進捗と考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
Tmem163に関して、βTmem163KOのインスリン分泌動態を、in vivoおよびex vivo（単離した膵ランゲルハンス島のGSIS）で評価する。膵β細胞機能への関与について、βTmem163KOを用い、亜鉛との関連性を定量的・定性的に評価する。
Cox6a2に関して、膵β細胞特異的ノックアウトマウスを作製し、膵β細胞機能における役割および膵島の酸化ストレスレベルを検討する。
上記2因子に関して、高血糖毒性に対する感受性をもたらす機序について解析する。すなわち、発現制御領域を同定し、どのような転写因子が関与しているかを明らかにする。それにより、高血糖毒性の核となる要素の解明を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
対象遺伝子の発現調節機序の検討に関して、予定していた解析の費用を当初の想定より削減することができたため、次年度使用額が生じた。
次年度には、病態の異なるマウスも対象として同解析を実施することで、より詳細に発現調節機序の検討を進めたいと考えている。
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