グルカゴン分泌制御機構とその糖尿病薬による修飾メカニズムの解明

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24591343
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 石原 寿光 日本大学, 医学部, 教授 (60361086)
• 研究分担者: 山口 賢 日本大学, 医学部, 助教 (70451614)
• キーワード: 膵ランゲルハンス島 / グルカゴン / インスリン / スルホニル尿素受容体 / スルホニル尿素薬 / DPP-4阻害薬 / メトホルミン

研究概要

スルホニル尿素受容体１型（SUR1）を発現するトランスジェニックマウスを作製するためのコンストラクトを構築し、細胞発現系を用いてその機能を検討し、予想される機能を有していることが確認された。トランスジェニックマウスの作製に進めていく。
膵α細胞を特徴づける転写因子Arxを薬剤誘導性に過剰発現する膵β細胞株MIN6細胞を作製した。過剰発現の時間を変化させて、効果を解析中である。また、MIN6細胞のサブクローンを解析する過程でArxを強く発現するクローンを得たので、解析しているところである。
2型糖尿病モデルであるGoto-Kakizaki (GK) ラットを用いて、残存膵β細胞量とグルカゴン分泌、ＳＵ薬の効果を検討した。8-12週齢のGK ラットでは、β細胞は30－50％残存しており、ブドウ糖負荷によるグルカゴン分泌は、大きくは影響されていないことが明らかとなった。
インスリンのみで治療中の患者にDPP-4阻害薬あるいはビグアナイド薬を追加した場合の血糖コントロール改善に伴うグルカゴン分泌の変化を検討した。解析も完了し、論文を投稿したところである。インスリン治療を開始している患者の多くは、膵β細胞障害が進行していると予想される。本研究に参加した患者においても、空腹時CPRから評価したβ細胞量の低下は、同程度の糖尿病罹病期間を有する患者よりも、進行していると考えられた。このような患者においても、DPP-4阻害薬の追加投与が、グルカゴン分泌を低下させることが明らかとなった。一方、ビグアナイド薬は、空腹時のグルカゴン分泌を増加させることが見出された。膵β細胞量の低下が進行していると予想される患者においても、抗糖尿病薬がグルカゴン分泌に変化を与えていることが示された結果であり、インスリン治療中の患者における併用経口薬の選択の根拠を提供する成績であると考える。

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

サブプロジェクトによって、達成度が進んでいるものと遅れているものがあるが、全体としてはおおむね順調である。
グルカゴン作用に注目した血糖降下薬の作用を解明するサブプロジェクトについては、当初計画した臨床研究の半分以上を終了し、公表の準備を進めている。さらに、現在SU薬とDPP-4阻害薬のグルカゴン分泌に対する作用の違いについて、検討中である（UMIN000012262）。
膵α細胞におけるATP感受性カリウムチャネルのグルカゴン分泌制御における役割を検証するサブプロジェクトは、進行に遅れが出ている。丁寧に一段一段進行を確実にしながら進める必要があるため遅れているが、スルホニル尿素受容体１型（SUR1）を発現するトランスジェニックマウスを作製するためのコンストラクトの機能を確認することができており、少しずつではあるが確実に進行しているので、継続して進めていく。
膵α細胞におけるアミノ酸およびグルコース代謝調節の特徴を解明するサブプロジェクトは、おおむね順調に進行している。Arxを強く発現するクローンにおけるDNAマイクロアレイの結果を解析中であり、抽出された遺伝子について、検討している。抽出された遺伝子を効率的に解析する手法も構築しつつあるので、勢力的に進めていく。

今後の研究の推進方策

グルカゴン作用に注目した血糖降下薬の作用を解明するサブプロジェクトについては、現在進行中のSU薬とDPP-4阻害薬のグルカゴン分泌に対する作用の違いについての臨床研究（UMIN000012262）を進め、解析をおこなっていく。前回施行した研究(000008155)において、ミール負荷試験等施行におけるノウハウも蓄積されてきたので、勢力的に進めていく。ラットあるいはマウスを用いたSU薬のグルカゴン分泌への影響については、膵β細胞の破壊の進行が高度であるモデルマウス等を用いて検討していく。
膵α細胞におけるATP感受性カリウムチャネルのグルカゴン分泌制御における役割を検証するサブプロジェクトでは、トランスジェニックマウスの作製に進行する。また、SUR1ノックアウトマウスにおいて、β細胞をストレプトゾトシンで破壊することにより、β細胞の影響を取り除いた条件での解析を行っていく。
膵α細胞におけるアミノ酸およびグルコース代謝調節の特徴を解明するサブプロジェクトでは、Arxを強く発現するクローンにおける特徴づけを進めていく。DNAマイクロアレイ等で抽出された遺伝子について、過剰発現やshRNAによる発現抑制を用いて、勢力的に進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] The cutting-edge of medicine: glucagon renaissance (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishihara H
  • 雑誌名: Nihon Naika Gakkai Zasshi 巻: 102 ページ: 3237-3243
• [雑誌論文] Clinical experiences in the treatment of pancreatic arteriovenous malformation by total pancreatectomy with islet autotransplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakata N, Goto M, Motoi F, Hayashi H, Nakagawa K, Mizuma M, Yamaya H, Hasegawa Y, Yamaguchi S, Sawada S, Ottomo S, Okada T, Fukase K, Yoshida H, Ito T, Hirota M, Ishigaki Y, Sekiguchi S, Rikiyama T, Katayose Y, Fujimori K, Egawa S, Shimosegawa T, Katagiri H, Satomi S, Unno M.
  • 雑誌名: Transplantation 巻: 96 ページ: e38-40
  • DOI: 10.1097/TP.0b013e3182a01333.
  • 査読あり
• [学会発表] Modulation of glucagon and insulin secretion by DPP-4 and DPP-4 inhibitors (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Otsuka Y, Ishihara H
  • 学会等名: 第57回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 20140522-20140524
  • 招待講演
• [学会発表] Sitagliptin improves blood glucose control by suppressing glucagon secretion in insulin-treated type 2 diabetic patients (2013)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Y，Kosuda M，Ueno N，Yamaguchi S，Nakazaki M，Ishihara H
  • 学会等名: The 49th European Association for Study of Diabetes Annual Meeting.
  • 発表場所: Balcerona, Spain
  • 年月日: 20130923-20130927
• [学会発表] Zinc regulates insulin secretion through interaction with histidine residues of SUR1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishihara H，Otsuka Y，Yamaguchi S，Hurukawa A，Nakazaki M.
  • 学会等名: The 73nd Scientific sessions of American Diabetes Association.
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 20130621-20130625
• [学会発表] グルコース反応性インスリンノーマの一例 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古川麻美，大川原奈々，上野のぶ子，大塚雄一郎，東海林忍，山口賢，江頭富士子，岡本真由美，中崎満浩，武市奈緒美，杉原仁，内田英二，及川眞一，石原寿光
  • 学会等名: 第56回日本糖尿病学会総会
  • 発表場所: 熊本市
  • 年月日: 20130516-20130518