2相性インスリン開口放出機構のイメージング解析

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20570189
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 杏林大学
• 研究代表者: 今泉 美佳 杏林大学, 医学部, 准教授 (40201941)
• 研究分担者: 青柳 共太 杏林大学, 医学部, 助教 (50453527)
• 連携研究者: 永松 信哉 杏林大学, 医学部, 教授 (80231489)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: インスリン分泌 / 開口放出 / 糖尿病 / 全反射顕微鏡 / 細胞内トラフィック

研究概要

グルコース刺激よる膵β細胞からのインスリン分泌は2相性を示す。2型糖尿病では第1相が著しく低下していることから、2相性インスリン分泌機構の解明は2型糖尿病の予防、治療法の開発のためにも非常に重要な課題であるが、不明な点が多く残されている。本研究では全反射蛍光(TIRF)顕微鏡システムに共焦点レーザー蛍光(Confocal)顕微鏡システムを合体させた新規システム(TIRF-Confocal-Hybrid microscopy)を主に用いて2相性インスリン分泌におけるインスリン顆粒動態の可視化解析を行ない、以下の研究成果を得た。
(1)インスリンはPI3K活性を介して細胞膜表面のTrpV2量を増加させることにより、Ca^2+応答潜時を短縮し、第1相インスリン開口放出を促進的に制御する。
(2)Gαoは形質膜へのインスリン顆粒のドッキング、および放出可能な状態となるプライミング過程を制御することにより、第1相インスリン開口放出を抑制性に調節している。
(3)2型糖尿病感受性遺伝子CDKAL1の遺伝子産物CDKAL1はCDK5以外の経路を介して、ATP生成、KATPチャネルの応答性、細胞内Ca^2+上昇を促進することにより、第1相インスリン開口放出を促進的に制御する。
(4)第2相インスリン開口放出を担うnewcomerインスリン顆粒はアクチンネットワーク層内に貯蔵されており、顆粒とアクチンとの相互作用にMyosin Vaが関与することでnewcomer顆粒の細胞内輸送が制御されている。

研究成果

• [雑誌論文] Regulation of resident and newcomer insulin granules by calcium and SNARE proteins. (2011)
  • 著者名/発表者名: Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S
  • 雑誌名: Front Biosci. 16 ページ: 1197-210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deletion of CDKAL1 Affects First-phase Glucose-stimulated Insulin Exocytosis (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohara-Imaizumi M., Yoshida M.Aoyagi K, Saito T, Okamura T, Takenaka H, Akimoto Y, Nakamichi Y, Takanashi-Yanobu R, Nishiwaki C, Kawakami H, Kato N, Hisanaga S, Kakei M, Nagamatsu S
  • 雑誌名: PLoS One 5 ページ: e15553
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gαo represses insulin secretion by reducing vesicular docking in pancreatic β cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhao A, Ohara-Imaizumi M, Brissova M, Benninger RK, Xu Y, Hao Y, Abramowitz J, Boulay G, Powers A C, Piston D, Jiang M, Nagamatsu S, Birnbaumer L, Gu G
  • 雑誌名: Diabetes 59 ページ: 2522-2529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulin/phosphatidylinositol 3-kinase pathway accelerates the glucose-induced first phase insulin secretion through TrpV2 recruitment in pancreatic beta-cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Nishiwaki C, Nakamichi Y, Nagamatsu S
  • 雑誌名: Biochem J. 432 ページ: 375-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] but not sulfonylurea, can evoke insulin exocytosis by repetitive stimulation : imaging analysis of insulin exocytosis by secretagogue-induced repetitive stimulations. (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Nishiwaki C, Nakamichi Y, Nagamatsu S. Glinide
  • 雑誌名: Exp Diabetes Res. 2009 ページ: 278762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging exocytosis of single glucagon-like peptide-1 containing granules in a murine enteroendocrine cell line with total internal reflection fluorescent microscopy. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohara-Imaizumi M, Aoyagi K, Akimoto Y, Nakamichi Y, Nishiwaki C, Kawakami H2, Nagamatsu S
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 390 ページ: 16-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern of rise in subplasma membrane Ca2+ concentration determines type of fusing insulin granules in pancreatic beta cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohara-Imaizumi M, Aoyagi K, Nakamichi Y, Nishiwaki C, Sakurai T2, Nagamatsu S
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 385 ページ: 291-295
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulin exocytosis in Goto-Kakizaki rat beta-cells subjected to long-term glinide or sulfonylurea treatment. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawai J, Ohara-Imaizumi M, Nakamichi Y, Okamura T, Akimoto Y, Matsushima S, Aoyagi K, Kawakami H, Watanabe T, Watada H, Kawamori R, Nagamatsu S
  • 雑誌名: Biochem J 412 ページ: 93-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiponectin induces insulin secretion in vitro and in vivo at a low glucose concentration. (2008)
  • 著者名/発表者名: Okamoto M, Ohara-Imaizumi M, Kubota N, Hashimoto S, Eto K, Kanno T, Kubota T, Wakui M, Nagai R, Noda M, Nagamatsu S, Kadowaki T
  • 雑誌名: Diabetologia(^#equal contrinution) 51 ページ: 827-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging Exocytosis of Single Insulin Secretory Granules With TIRF Microscopy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagamatsu S, Ohara-Imaizumi M
  • 雑誌名: Methods in Mol Biol 440 ページ: 259-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change in long-spacing collagen in descemet's membrane of diabetic Goto-Kakizaki rats and its suppression by antidiabetic agents. (2008)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Sawada H, Ohara-Imaizumi M, Nagamatsu S, Kawakami H
  • 雑誌名: Exp Diabetes Res 2008 ページ: 81834
  • 査読あり
• [学会発表] Deletion of CDKAL1 affects first-phase glucose stimulated insulin exocytosis. (2010)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳
  • 学会等名: The 4^<th> Diabetes Leading-edge Conference.
  • 発表場所: 大津
  • 年月日: 20100724-20100725
• [学会発表] インスリン分泌顆粒細胞内輸送のイメージング:病態との関連 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳、青柳共太、永松信哉
  • 学会等名: 第2回 細胞内ロジスティクス班会議(文部科学省科学研究費補助金『新学術領域』)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20100630-20100701
• [学会発表] ホスファチジルイノシトール3-キナーゼによるインスリン分泌制御機構の可視化解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青柳共太、今泉美佳、西脇知世乃、中道洋子、永松信哉
  • 学会等名: 第53回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20100527-20100529
• [学会発表] インスリン分泌顆粒細胞内ロジスティックスのイメージング解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,青柳共太,佐藤栄人, 永松信哉
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域「細胞内ロジスティックス」第一回細胞内ロジスティックス班会議
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 20091109-20091112
• [学会発表] ホスファチジルイノシトール-3-キナーゼによるインスリン分泌機構の可視化解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青柳共太,今泉美佳,永松信哉
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域「細胞内ロジスティックス」第一回細胞内ロジスティックス班会議
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 20091109-20091112
• [学会発表] 分泌第2相インスリン開口放出におけるアクチン細胞骨格の調節機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,青柳共太,中道洋子,西脇知世乃,永松信哉
  • 学会等名: 第52回日本糖尿病学会年度学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20090521-20090524
• [学会発表] ミチグリニドおよびグリメピリドを用いた繰り返し刺激に対するインスリン分泌応答の可視化解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青柳共太,今泉美佳,西脇知世乃,中道洋子,永松信哉
  • 学会等名: 第52回日本糖尿病学会年度学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20090521-20090524
• [学会発表] GLP1顆粒開口放出のイメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,青柳共太,永松信哉
  • 学会等名: 2^<nd> Incretion&Islet Initiative
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] 膵β細胞における2相性インスリン開口放出機構のイメージング解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,藤原智徳, 金井正美
  • 学会等名: 平成21年度杏林医学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-21
• [学会発表] 糖尿病での2相性インスリン開口放出機構の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳
  • 学会等名: 第40回病態代謝研究会研究報告会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-17
• [学会発表] 膵β細胞からのインスリン開口放出の可視化解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳
  • 学会等名: 平成21年度日本生化学会九州支部例会 シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-05-17
• [学会発表] 膵β細胞からのインスリン開口放出の可視化解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳
  • 学会等名: 第11回 神奈川糖尿病フォーラム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2009-02-26
• [学会発表] インスリン顆粒の細胞内trafficking (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,永松信哉
  • 学会等名: 第43回糖尿病学の進歩
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 2009-02-20
• [学会発表] インスリン開口放出のリアルタイム可視化解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳
  • 学会等名: 生理学研究会『病態と細胞外プリン-治療標的としての可能性を探る』
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20080904-20080905
• [学会発表] インスリン分泌機構はどこまで解明されたのか (2008)
  • 著者名/発表者名: 永松信哉,今泉美佳
  • 学会等名: 第51回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080522-20080524
• [学会発表] 膵β細胞における細胞膜直下Ca^<2+>上昇とインスリン顆粒開口放出の関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,青柳共太,中道洋子,西脇知世乃,永松信哉
  • 学会等名: 第51回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080522-20080524
• [学会発表] ホスファチジルイノシトール3-キナーゼによるインスリン分泌制御機構の可視化解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青柳共太,今泉美佳,西脇知世乃,中道洋子,金子和真,植木浩二郎,門脇孝,永松信哉
  • 学会等名: 第51回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080522-20080524
• [学会発表] インスリン開口放出機構におけるアクチン細胞骨格の役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳
  • 学会等名: 第1回『微小領域の形作り』研究会
  • 発表場所: 伊香保
  • 年月日: 20080424-20080425
• [学会発表] Insulin/Phosphatidylinositol 3-kinase pathway accelerates the glucose-induced first phase insulin secretion through TrpV2 recruitment in pancreatic beta-cells.
  • 著者名/発表者名: 青柳共太、今泉美佳、西脇知世乃、中道洋子、永松信哉
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 00001207-00001210
• [図書] 糖尿病学の進歩2009((社)日本糖尿病学会編)(診断と治療社 インスリン顆粒の細胞内trafficking(β細胞研究の最前線)) (2009)
  • 著者名/発表者名: 今泉美佳,永松信哉
  • 総ページ数: 20-24
  • 出版者: 杏林大・医・生化学
• [図書] Pancreatic beta cell in health and disease(eds ; Seino S.and G.I.Bell)(Mechanism of insulin exocytosis analyzed by imaging techniques.) (2008)
  • 著者名/発表者名: 永松信哉,今泉美佳
  • 総ページ数: 177-194
  • 出版者: Springer