| 研究課題/領域番号 |
18K19755
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| 研究機関 | 静岡県立大学 |
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研究代表者 |
石川 智久 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (10201914)
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| 研究分担者 |
金子 雪子 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (00381038)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 妊娠糖尿病 / インスリン分泌 / 膵β細胞 / メラトニン受容体 / N‐アセチルセロトニン |
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| 研究実績の概要 |
メラトニンは、セロトニンからAANATによるN-acetyl serotonin（NAS）の産生を経て、HIOMTにより生成される。これまでのマウス単離膵島およびマウス由来膵β細胞株MIN６細胞を用いた解析により、膵β細胞にはAANAT は発現しているが、HIOMT の発現は認められないことを見出し、膵β細胞ではセロトニンからメラトニンではなくNASが生成される可能性が示された。
初年度はNASの細胞内Caイオン濃度変化及びインスリン分泌に及ぼす効果を検討した。その結果、NASがメラトニンよりは弱いものの、MT1受容体を刺激してインスリン分泌を低下させることが示唆された。そこで今年度は、膵β細胞におけるNASの合成を検討するため、HPLCを用いてラット由来膵β細胞株INS-1細胞の培養上清中のNASを定量した。しかし、高濃度セロトニン存在下など、種々の条件下で検討を行ったが、INS-1細胞の培養上清中にNASを検出することはできなかった。すなわち、NASがINS-1細胞で生成されることを支持する結果は得られなかった。
そこで、INS-1細胞におけるAANATおよびHIOMTの発現をRT-PCR解析により検証したところ、マウス膵島やMIN6とは異なり、AANATだけでなくHIOMTの発現も認められた。さらに、Wistarラットの膵島でも、AANATとHIOMTの発現が認められた。現在、western blottingによりAANATとHIOMTのタンパク質発現を確認中であり、少なくともHIOMTは発現していることを確認している。すなわち、HIOMTの発現はマウスとラットとで異なり、ラットでは膵β細胞においてセロトニンからメラトニンが生成されており、メラトニンがオートクリントして機能している可能性が示された。
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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
これまでのマウス膵島及びマウス由来膵β細胞株MIN6を用いた検討により、膵β細胞ではメラトニンではなくNASが生成され、主にメラトニンMT1受容体を刺激することでインスリン分泌を抑制する可能性が示された。そこで今年度は、HPLCを用いて、種々の刺激条件下あるいは高濃度セロトニン存在下で膵β細胞株INS-1の培養上清中のNASの定量を行ったが、NASの検出はできなかった。すなわち、NASがINS-1細胞で生成されていることを支持する結果は得られなかった。
確認のためにINS-1細胞におけるAANATおよびHIOMTの発現を検証したところ、マウス膵島やMIN6とは異なり、AANATだけでなくHIOMTの発現も認められた。さらに、Wistar系ラットの膵島でも、AANATとHIOMTの発現が認められた。すなわち、HIOMTの発現はマウスとラットとで異なり、ラットでは膵β細胞にもHIOMTが発現しておりセロトニンからメラトニンが生成されて、オートクリンとして作用している可能性が考えられる。そこで今後は、ラット膵島及びINS-1細胞を用いた検討を行うこととした。
以上のように、当初の研究計画とは異なる点も出てきているが、メラトニンはNASよりもメラトニン受容体への親和性が高いことから、メラトニンが膵β細胞においてオートクリンとして働いていることが証明できれば、新たな発展が見込まれることから、おおむね順調に進展していると判断とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
新たにラット膵島及びラット由来膵β細胞株INS-1を用いた検討を行うことにより、膵β細胞においてセロトニンからメラトニンが生成され、オートクリンとしてメラトニンMT2受容体を活性化することでインスリン分泌を抑制するという機構の証明を目指す。並行して、この機構が妊娠糖尿病と関連する可能性について検証する。
GWASにより見出された妊娠糖尿病患者におけるMTNR1B遺伝子の変異では、MT2受容体の発現が上昇することが示されている。膵β細胞においてメラトニンがインスリン分泌抑制作用を示すことは確認できたが、主に働くのはMT1受容体であることが示唆された。そこで、妊娠期には、メラトニンによるインスリン分泌抑制作用にMT2受容体が関与する可能性を検証する。妊娠期の膵β細胞におけるMT2受容体の発現の検討、セロトニン刺激によるMT2受容体発現の変動、及びINS-1細胞にMT2受容体を過剰発現させた時のメラトニンの作用を検討する。また、HPLCを用いて、培養上清中のメラトニンを検出する。さらに、妊娠期の膵β細胞におけるAANATやメラトニンの発現変化を免疫染色及びウェスタンブロットにより解析するとともに、単離膵島ライセート中のメラトニンをHPLCにより定量して、非妊娠期と比較する。
以上より、膵β細胞におけるメラトニンの生理学的意義の確立とともに、妊娠期におけるメラトニンシグナル関連分子の変化を調べることにより、メラトニンの妊娠糖尿病への関与について検証する。
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