脂肪組織血管新生能を標的とした血管内皮NAD賦活化による肥満2型糖尿病発症予防

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K07377
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 山口 慎太郎 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50464855)
• 研究分担者: 本間 康一郎 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (10383762) ; 木内 謙一郎 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50528578)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: NAMPT / NAD(+)合成系 / 血管内皮細胞 / NAD(+)中間代謝産物 / 老化

研究実績の概要

本研究では血管内皮細胞NAMPT-NAD(+)合成系の肥満2型糖尿病発症における役割を検討することを目的とする。

具体的には、血管内皮細胞特異的Namptノックアウト (Vascular endothelial cell-specific Nampt knockout: VeNKO)マウスを用いた、①血管内皮細胞NAMPT-NAD(+)合成系のエネルギー代謝障害・インスリン抵抗性発症における役割、②NAD(+)中間代謝産物NMN (nicotinamide mononucleotide）を用いた血管内皮細胞NAD(+)量の回復が肥満2型糖尿病発症を予防するか、以上2点を中心に検証する方針で研究を開始した。こうした検証により、肥満2型糖尿病発症における血管内皮細胞NAMPT-NAD(+)合成系の役割が明らかとなり、血管内皮細胞NAMPT-NAD(+)合成系を標的とした肥満2型糖尿病の新規予防法開発につながると考えた。

2023年度は、高脂肪食投与下のVeNKOマウスの表現型の詳細な検証を進めると同時に、表現型の背景メカニズム、臨床的な意義の検討を行った。VeNKOマウスでは、血管内皮細胞内の構成型NOS（eNOS）が障害されることで、血管新生能が低下し、血管密度が疎になり、インスリン抵抗性が惹起されることを見出した。同様に、高血圧および高血圧性心肥大を呈することも明らかになった。VeNKOマウスへのNMN経口投与は、血管内皮NAD(+)量を増加させ、血管新生能が回復することで、種々の表現型が改善することが示された。血管内皮細胞NAMPT-NAD(+)合成系障害に伴う表現型は、老化による代謝ならびに心血管系イベント発症の一因であることを見出した。

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

Nampt-floxed マウスと、血管内皮細胞で Creを発現する VeCadherin-Creマウスを用いて、血管内皮細胞特異的Namptノックアウト (Vascular endothelial
cell-specific Nampt knockout: VeNKO)マウスを作成し、VeNKOマウスでは代謝ストレス下において、代謝制御障害、バイタル異常を呈することを見出し、そのメカニズムを in vitroシステムを用いて解明した。さらに、VeNKOマウスでの表現型が、どのような臨床的意義があるのかの検証をすすめ、研究は順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

2021年度終了時までに血管内皮細胞特異的Namptノックアウト (Vascular endothelial cell-specific Nampt knockout: VeNKO)マウスの作成に成功した。さらに、VeNKOマウスを用いて、血管内皮細胞でのNAD+の枯渇が、全身の糖代謝障害やインスリン抵抗性発症を制御するかの検討を行った。VeNKOマウスは通常食投与下ではインスリン抵抗性を呈さないことを見出した。
2022年度は、高脂肪食といった代謝ストレス下において、VeNKOマウスでは、fat depot-specificに血管密度が異なり、それに伴い脂肪分布がコントロール群と異なることを見出した。さらに、高血圧および高血圧性心肥大を呈することも明らかになった。VeNKOマウスのNMN経口投与は、血管内皮NAD量の上昇を介して、血管密度を回復し、種々の表現型を改善することが示された。
2023年度は、血管密度低下および血圧上昇の機序を in vivoおよび in vitroシステムを用いて解明した。また、VeNKOマウスで認める表現型のclinical relevanceとして、老化に伴う代謝および心血管系障害を見出した。
上記の結果をもとに、2024年度は老化表現型が血管内皮NAD(+)量の回復で改善するかの検証を行う。

次年度使用額が生じた理由

研究費の使用は概ね予定通りである。未使用金は2024年度の消耗品購入費に充当する。研究最終年の2024年度は本研究を今後の臨床研究への橋渡しとするべく、臨床的意義に絞って検証を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Safety and efficacy of long-term nicotinamide mononucleotide supplementation on metabolism, sleep, and nicotinamide adenine dinucleotide biosynthesis in healthy, middle-aged Japanese men. (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S (Corresponding author), Irie J, Mitsuishi M, Uchino Y, Nakaya H, Takemura R, Inagaki E, Kosugi S, Okano H, Yasui M, Tsubota K, Hayashi K, Yoshino J, Itoh H.
  • 雑誌名: Endocr J. 巻: 71 ページ: 153-169
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ23-0431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Renal sinus fat is associated with intrarenal hemodynamic abnormalities independent of visceral fat in patients with chronic kidney disease (2024)
  • 著者名/発表者名: Kaneko K, Mitsuno R, Kojima D, Azegami T, Kosugi S, Nakamura T, Hashiguchi A, Yamada Y, Jinzaki M, Yamaguchi S, Itoh H, Yoshino J, Hayashi K.
  • 雑誌名: Obes Res Clin Pract 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.orcp.2024.03.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association Between Renal Sinus Fat and Cardiometabolic and Renin-Angiotensin System Parameters in Primary Aldosteronism. (2023)
  • 著者名/発表者名: Mitsuno R, Kaneko K, Nakamura T, Kojima D, Mizutani Y, Azegami T, Yamaguchi S, Yamada Y, Jinzaki M, Kinouchi K, Yoshino J, Hayashi K.
  • 雑誌名: J Endocr Soc. 巻: 8 ページ: bvad154
  • DOI: 10.1210/jendso/bvad154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of the effects of angiotensin receptor-neprilysin inhibitors and thiazide diuretic/renin-angiotensin system inhibitor combination therapy in hypertensive patients: a retrospective cohort study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Mitsuno R, Uchiyama K, Nakayama T, Takahashi R, Yoshimoto N, Yamaguchi S, Washida N, Kanda T, Hayashi K, Itoh H.
  • 雑誌名: J Hum Hypertens. 巻: 37 ページ: 1049-1055
  • DOI: 10.1038/s41371-023-00851-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adipocyte NMNAT1 expression is essential for nuclear NAD+ biosynthesis but dispensable for regulating thermogenesis and whole-body energy metabolism. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Kojima D, Iqbal T, Kosugi S, Franczyk M, Qi N, Sasaki Y, Yaku K, Kaneko K, Kinouchi K, Itoh H, Hayashi K, Nakagawa T, Yoshino J.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 674 ページ: 162-169
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical significance of serum urea-to-creatinine ratio in patients undergoing peritoneal dialysis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tonomura S, Uchiyama K, Nakayama T, Mitsuno R, Kojima D, Hama EY, Nagasaka T, Nishimura ES, Kusahana E, Takahashi R, Yoshimoto N, Yamaguchi S, Morimoto K, Yoshida T, Hayashi K, Kanda T, Washida N, Itoh H.
  • 雑誌名: Ther Apher Dial. 巻: 27 ページ: 1103-1112
  • DOI: 10.1111/1744-9987.14030
  • 査読あり
• [学会発表] 血管内皮細胞NAMPT-NAD＋合成系の糖代謝と血圧制御における役割の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小杉将太郎、山口慎太郎、林香、吉野純、伊藤裕.
  • 学会等名: 第96回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] 血管内皮NAMPT-NAD+合成系のインスリン抵抗性および血圧制御における役割の検討. (2023)
  • 著者名/発表者名: 小杉将太郎、山口慎太郎、吉野純、伊藤裕.
  • 学会等名: 第66回日本腎臓学会学術総会
• [図書] 腎と透析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 西岡謙、山口慎太郎、林香
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 東京医学社
• [図書] 細胞 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山口慎太郎、伊藤裕
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ニュー・サイエンス社