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2020 年度 実績報告書

臓器間ネットワークによる糖代謝恒常性維持機構の解明と糖尿病治療戦略の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H05694
研究機関東北大学

研究代表者

片桐 秀樹  東北大学, 医学系研究科, 教授 (00344664)

研究期間 (年度) 2020-08-31 – 2025-03-31
キーワード臓器間ネットワーク / 糖尿病 / 自律神経 / 糖新生
研究実績の概要

糖代謝は個体レベルで厳密に制御されており、その乱れが糖尿病発症につながる。研究代表者らは、この制御に神経を含む臓器間ネットワークが重要な役割を果たしていることを報告してきた。本研究では、これまでの自らの成果を基盤とし、特に、糖新生を中心として、個体レベルで糖代謝恒常性維持に関わる新たな臓器間ネットワークについて解明を進める。肝を中心とする糖新生臓器からの全身へのシグナルや他臓器からの糖新生制御に関わる臓器間シグナルを見出し、時々刻々と変化する全身の糖利用に応じ、低血糖を未然に防ぎ血糖値を一定に保つために全身の臓器がどのように連携しているかを解き明かすことを目的として研究を推進する。
そこで、本年度は、各糖新生経路について、糖新生を司る個々の臓器(肝・腎・小腸)での誘導性欠損マウスの作製に着手した。さらに、臓器間ネットワークの解明に向け、特に肝臓における人為的神経制御を行う手法の開発を進めた。その結果、以下の3点で大きな成果が得られた。
①オプトジェネティクスの手法を末梢神経に適応し、肝に投射する迷走神経のみを活性化するシステムの確立することに成功した。
②それぞれの糖新生経路の律速酵素であるGyK、Pck1、Pck2の発現アデノウィルスおよび肝臓での誘導性欠損マウスを作製することに成功した。
③小腸や腎での誘導性組織選択性欠損のCreマウスの飼育を開始できた。
これらにより、肝・腎・小腸といった糖新生を行うそれぞれの臓器で各糖新生経路の遮断や活性化を行うことが可能となり、次年度以降の個体レベルでの解析を進める準備が整った。さらに、このシステムに神経系の活性化および抑制の実験系を組み合わせることで、各糖新生臓器由来の代謝シグナルが全身に伝わるメカニズムの解明を進めることが可能となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の予定よりも早く、糖新生経路の律速酵素の誘導性欠損マウスを作製することができ、すでに、その代謝表現型の解析に着手できていることから。

今後の研究の推進方策

本年度に確立できた手法や遺伝子改変マウスを用いて、肝などの糖新生の変化が全身の代謝に及ぼす影響についての解明を推進する。
①オプトジェネティクスの手法により、肝に投射する迷走神経のみを活性化するシステムが確立することに成功したため、これを用い、迷走神経の活性化が糖新生酵素の発現に及ぼす影響、糖新生自体の与える変化を検討する。
②糖新生経路の律速酵素GyK、Pck1、Pck2の発現アデノウィルスおよび肝臓での誘導性欠損マウスを作製することに成功したため、これらの肝臓での誘導性欠損マウスにおける個体レベルでの変化を検討する。
③小腸や腎での誘導性組織選択性欠損のCreマウスの飼育を開始できたため、②で記載したfloxマウスとの掛け合わせにより、各糖新生経路の腎や小腸での抑制を誘導し、一臓器単独および複数臓器での欠損マウスの検討を進める。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Clinical characteristics of insulin resistance syndromes: a nationwide survey in Japan.2020

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi T, Ishigaki Y, Hirota Y, Hasegawa Y, Yorifuji T, Kadowaki H, Akamizu T, Ogawa W, Katagiri H.
    • 雑誌名

      J Diabetes Investig.

      巻: 11(3) ページ: 603-616

    • DOI

      10.1111/jdi.13171.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dose-response, efficacy and safety of oral semaglutide monotherapy in Japanese patients with type 2 diabetes (PIONEER 9): a 52-week randomised, multicentre trial.2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Y, Katagiri H, Hamamoto Y, Deenadayalan S, Navarria A, Nishijima K, Seino Y
    • 雑誌名

      Lancet Diabetes Endocrinol.

      巻: 8(5) ページ: 377-391

    • DOI

      10.1016/S2213-8587(20)30075-9.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vascular resistance of carotid and vertebral arteries is associated with retinal microcirculation measured by laser speckle flowgraphy in patients with type 2 diabetes mellitus.2020

    • 著者名/発表者名
      Sawada S, Tsuchiya S, Kodama S, Kurosawa S, Endo A, Sugawara H, Hosaka S, Kawana Y, Asai Y, Yamamoto J, Munakata Y, Izumi T, Takahashi K, Kaneko K, Imai J, Ito A, Yasuda M, Kunikata H, Nakazawa T, Katagiri H.
    • 雑誌名

      Diabetes Res Clin Pract.

      巻: 165 ページ: 108240

    • DOI

      10.1016/j.diabres.2020.108240.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diabetic Muscle Infarction with High Fever.2020

    • 著者名/発表者名
      Kaneko K, Sawada S, Otake S, Endo A, Imai J, Miyagi S, Kamei T, Katagiri H.
    • 雑誌名

      Am J Med.

      巻: 133(10) ページ: e594-e595

    • DOI

      10.1016/j.amjmed.2020.03.021.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inhibition of Plasminogen Activator Inhibitor-1 Activation Suppresses High Fat Diet-Induced Weight Gain via Alleviation of Hypothalamic Leptin Resistance2020

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Hosaka, Tetsuya Yamada, Kei Takahashi, Takashi Dan, Keizo Kaneko, Shinjiro Kodama, Yoichiro Asai, Yuichiro Munakata, Akira Endo, Hiroto Sugawara, Yohei Kawana, Junpei Yamamoto, Tomohito Izumi, Shojiro Sawada, Junta Imai, Toshio Miyata and Hideki Katagiri
    • 雑誌名

      Front Pharmacol.

      巻: 11 ページ: 943

    • DOI

      10.3389/fphar.2020.00943.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Continuous glucose monitoring in patients with remission of type 2 diabetes after laparoscopic sleeve gastrectomy without or with duodenojejunal bypass2020

    • 著者名/発表者名
      Sawada Shojiro、Kodama Shinjiro、Tsuchiya Satoko、Kurosawa Satoko、Endo Akira、Sugawara Hiroto、Hosaka Shinichiro、Kawana Yohei、Asai Yoichiro、Yamamoto Junpei、Munakata Yuichiro、Izumi Tomohito、Takahashi Kei、Kaneko Keizo、Imai Junta、Imoto Hirofumi、Tanaka Naoki、Naitoh Takeshi、Ishigaki Yasushi、Katagiri Hideki
    • 雑誌名

      Clinical Obesity

      巻: 10 ページ: e12409

    • DOI

      10.1111/cob.12409.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 迷走神経シグナルによる組織の適応修復に関わる細胞増殖制御機構2020

    • 著者名/発表者名
      今井淳太,片桐秀樹
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 52(7) ページ: 357-360

  • [雑誌論文] 総論 臓器連関研究の新展開2020

    • 著者名/発表者名
      片桐秀樹
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 52(7) ページ: 350-351

  • [雑誌論文] 迷走神経シグナルによる膵β細胞・肝細胞増殖機構2020

    • 著者名/発表者名
      井泉知仁, 今井淳太, 山本淳平, 片桐秀樹
    • 雑誌名

      糖尿病学2020

      巻: 1 ページ: 1-9

  • [雑誌論文] 肥満症 ―日本人の病態と最近の治療― 肥満症と臓器間ネットワーク2020

    • 著者名/発表者名
      金子慶三,片桐秀樹
    • 雑誌名

      Current Therapy

      巻: 38(8) ページ: 56-60

  • [雑誌論文] 臓器間神経ネットワークによる個体レベルでの代謝調節システム2020

    • 著者名/発表者名
      山本淳平,片桐秀樹
    • 雑誌名

      脳神経内科

      巻: 93(2) ページ: 141-145

  • [雑誌論文] 新規臓器間代謝情報ネットワーク機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      浅井洋一郎,片桐秀樹
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 274(10) ページ: 1025-1029

  • [雑誌論文] 膵β細胞との臓器間ネットワーク2020

    • 著者名/発表者名
      山本淳平,今井淳太,片桐秀樹
    • 雑誌名

      月刊糖尿病

      巻: 12(7) ページ: 47-53

  • [学会発表] 臓器間神経ネットワークによる膵β細胞増殖システム2020

    • 著者名/発表者名
      片桐秀樹
    • 学会等名
      第57回日本臨床分子医学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 臓器間ネットワークによる個体レベルの代謝調節と糖尿病2020

    • 著者名/発表者名
      片桐秀樹
    • 学会等名
      第74回日本栄養・食糧学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 臓器連関による代謝調節2020

    • 著者名/発表者名
      片桐秀樹
    • 学会等名
      第117回日本内科学会講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Neuronal and endothelial signals involved in senescence of parenchymal cells2020

    • 著者名/発表者名
      Hideki Katagiri
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting- Mechanism of Aging(Virtual Meeting)
    • 招待講演
  • [学会発表] Vagal nerve signal-mediated regulation of pancreatic β cells2020

    • 著者名/発表者名
      今井淳太,片桐秀樹
    • 学会等名
      第63回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 臓器間神経ネットワークによる個体レベルの代謝調節と糖尿病2020

    • 著者名/発表者名
      片桐秀樹
    • 学会等名
      第63回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 糖尿病・糖尿病合併症発症機序における臓器連関肝臓からの臓器連関によるエネルギー代謝2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 圭,山田 哲也,片桐 秀樹
    • 学会等名
      第63回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体内における膵β細胞の増殖を同一個体で経時的に観察できる高感度手法の樹立2020

    • 著者名/発表者名
      菅原 裕人, 今井 淳太, 山本 淳平, 井泉 知仁, 川名 洋平, 遠藤 彰, 木幡 将人, 金子 慶三, 澤田 正二郎, 片桐 秀樹
    • 学会等名
      第63回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 肝と臓器連関~個体レベルでの代謝調節における肝臓の新たな役割~2020

    • 著者名/発表者名
      片桐秀樹
    • 学会等名
      第43回日本肝臓学会東部会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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