新規糖尿病モデルを用いた骨代謝機構の解析と運動による改善に関する研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24500848
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 北村 敬一郎 金沢大学, 保健学系, 教授 (80283117)
• 研究分担者: 鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (60242476) ; 小萱 康徳 朝日大学, 歯学部, 准教授 (30076046)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 糖尿病 / 骨代謝 / アロキサン / 高血糖状態キンギョモデル / 再生ウロコ

研究実績の概要

<最終年度in vivo成果>インスリンを産生する膵ベータ細胞を特異的に破壊するアロキサンを腹腔内へ投与し、30日間高血糖状態にしたキンギョの再生ウロコの骨芽細胞および破骨細胞のマーカー酵素活性を正常血糖キンギョ群と比較した。その結果正常群との間に有意差は見られず、高血糖は骨代謝に有意の差を与えない事が示唆された。
<最終年度in vitro成果>ウロコから抽出した I型コラーゲンへグリセルアルデヒドを加えると短時間で非酵素的に反応し、コラーゲン線維の整数倍サイズの架橋物が生じた。また、 I型コラーゲンへの非酵素的糖化に糖の酸化が強く疑われたので、通常は糖化しないグリセリンを酸化しアルデヒド基を持たせるとコラーゲンに結合することを確認し、体内での炎症等による酸化がコラーゲンへの非酵素的糖化を促進する可能性を示した。
<研究期間全体>
1）キンギョの腹腔内へアロキサンを投与すると膵島でのインスリン産生が著しく低下することを確認した。2）30日間高血糖状態にしたキンギョの再生ウロコの骨芽細胞および破骨細胞のマーカー酵素活性測定から正常群との間に有意差は見られず、高血糖は骨代謝に有意の差を与えない事が示唆された。3）高血糖状態キンギョの骨基質I型コラーゲンへの非酵素的糖化はわずか21日間でコラーゲンアルファー鎖の分子量増加が確認され、コラーゲンへの糖化が増加する傾向が見られた。4）in vitro実験でのI型コラーゲンへのグリセルアルデヒド添加では顕著なコラーゲン繊維間の異常架橋形成増加を確認した。5）コラーゲン線維の糖化には酸化が重要な役割を担っていた。
以上より、糖尿病での骨折は高血糖による骨代謝そのものより、糖尿病での高血糖と酸化ストレスによる骨基質コラーゲン線維の糖化架橋によって骨質の劣化が寄与していることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Monohydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbon influences spicule formation in the early development of sea urchins (Hemicentrotus pulcherrimus). (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N., Ogiso, S., Yachiguchi, K., Kawabe, K., Makino, F., Toriba, A., Kiyomoto, M., Sekiguchi, T., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kitamura, K., Hong, C., Srivastav, A.K., Oshima, Y., Hattori, A., Hayakawa, K.
  • 雑誌名: Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 巻: 171 ページ: 55-60
  • DOI: 10.1016/j.cbpc.2015.02.004.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of an improved method for quantitative analysis of skin blotting: Increasing reliability and applicability for skin assessment. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogai K, Matsumoto M, Minematsu H, Kitamura K, Kobayashi M, Sugama J and Sanada H
  • 雑誌名: International Journal of Cosmetic Science 巻: - ページ: in press
  • DOI: 10.1111/ics.12217
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of inorganic mercury and methylmercury on osteoclasts and osteoblasts in the scales of the marine teleost as a model system of bone. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yachiguchi, K., Sekiguchi, T., Nakano, M., Hattori, A., Yamamoto, M., Kitamura, K., Maeda, M., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kamauchi, H., Nakabayashi, H., Srivastav, A.K., Hayakawa, K., Sakamoto, T. and Suzuki
  • 雑誌名: Zoolog. Sci. 巻: 31 ページ: 330-337
  • DOI: 10.2108/zs130265
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a novel pulse wave velocity measurement system: Using dual piezoelectric elements. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, K., Takeuchi, R., Ogai, K., Xin, Z., Chen, W., Nemoto, T.
  • 雑誌名: Med Eng Phys. 巻: 36 ページ: 927-932
  • DOI: 10.1016/j.medengphy.2014.02.024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 骨にいい運動とは？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村敬一郎、根本 鉄、鈴木信雄、矢野幸子、田渕 圭章、服部淳彦.
  • 学会等名: 日本動物学会中部支部大会
  • 発表場所: コンセールのと (石川県鳳珠郡能登町字宇出津ト字 29 番地)
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] 高血糖状態におけるウロココラーゲン繊維への糖化と異常架橋の解析. (2014)
  • 著者名/発表者名: 桶作若菜、安藤 忠、南 敬生、山岸貴文、服部淳彦、鈴木信雄、北村敬一郎
  • 学会等名: 日本動物学会中部支部大会
  • 発表場所: コンセールのと (石川県鳳珠郡能登町字宇出津ト字 29 番地 )
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] Characterization of Ultradian and Circadian Rhythms of Core Temperature Based on Wavelet Analysis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Huang M, Tamura T, Chen W, Kitamura K, Nemoto T and Kanaya S.
  • 学会等名: 36th Annual International IEEE EMBS Conference 2014
  • 発表場所: Chicago, Illinois, USA.
  • 年月日: 2014-08-26 – 2014-08-30
• [学会発表] Response of osteoclasts and receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand expression in the regenerating scales of goldfish under microgravity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikegame M, Hattori A, Tabuchi Y, Kitamura K, Yamamoto T, Nakano M, Yanao S, Yamamoto T, Suzuki N.
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobilogy (ISMB) 2014
  • 発表場所: Junko Fukutake Hall, Okayama, Japan
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-23
  • 招待講演
• [備考] 研究者情報
  • URL: http://ridb.kanazawa-u.ac.jp/public/detail.php?id=2619