糖尿病発症・進展におけるインクレチンを介したグルカゴン分泌の重要性に関する研究

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460113
• 研究機関: 明治国際医療大学
• 研究代表者: 桂 昌司 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 教授 (80204452)
• 研究分担者: 佐藤 公道 京都大学, 薬学研究科(研究院), 名誉教授 (80025709)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: インスリン分泌 / ＧＬＰ－１ / 膵β細胞 / Ｃキナーゼ / Ａキナーゼ

研究実績の概要

本研究では、血糖依存性に膵β細胞からのインスリン分泌を亢進する作用をもつ消化管ホルモン(GLP-1)の産生亢進とグルカゴン血中濃度の抑制に強い相関性が認められること、およびこの作用がGLP-1分解酵素の阻害薬の共存により消失すること、等のこれまでの成績を踏まえ、糖尿病の発症およびその進展におけるGLP-1の機序の詳細を、マウスより単離した膵β細胞を用いて検討した。
低濃度GLP-1はインスリン分泌、カルシウム電流および活動電位を有意に増加させたが、細胞内cAMPの増加は従来の報告と同様に低濃度GLP-1では認められず、高濃度でのみ有意に認められた。低濃度GLP-1に伴うインスリン分泌等の増加は、PKA阻害薬では抑制されなかった。一方、PKC 阻害薬により低濃度GLP-1の作用は完全に抑制された。低濃度および高濃度GLP-1はいずれもジアシルグリセロールを増加させ、その効果は低濃度のほうが有意に高かった。低濃度GLP-1による活動電位はPLC 阻害薬により抑制された。低濃度GLP-1はリン酸化PKDを有意に増加させたが、その作用はPKC阻害薬により抑制された。
GLP-1によるインスリン分泌の増強機序は、従来から高濃度GLP-1を用いた実験結果からEpac2-PKA依存性経路が関与していると考えられてきた。しかし今回得られた成績では、生理的濃度と考えられる数pM程度の低濃度GLP-1刺激では、PKA経路ではなく新たにPKC依存性経路を介したインスリン分泌機構が存在することが判明した。GLP-1による二相性経路が判明したことにより、グルカゴン分泌における多様性についての検討への応用が期待される。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究代表者は、一昨年の6月に研究機関を安田女子大学から明治国際医療大学に移籍した関係で、新しい研究機関での研究室の立ち上げに時間が生じたこと、また前研究機関で行った研究成績の再現実験に時間を要したこと、さらに現所属機関附属病院での臨床業務が多忙であったために、交付申請書類に記載した「研究の目的」に対する最終年度までの達成度は70％と考えている。
上述の理由から、本研究の研究期間を１年延長とした。

今後の研究の推進方策

本研究代表者が在籍する明治国際医療大学において、研究整備は既に終了していること、前研究施設に無かった研究設備（RI実験室、臨床試験研究棟）が整備されており、研究環境はむしろ改善したこと、研究分担者との研究成果についての討論等は日常的に行っているので、その協力関係は極めて良好であること、から今後の研究遂行に全く問題はないと考える。
研究課題については、本殿度は膵α細胞からのグルカゴン分泌抑制に関わるGLP-1分解産物の同定と動態解析を行いし、併せてGLP-1分解産物に親和性を示す膵αおよびβ細胞膜上のGLP-1受容体の薬理学的特性の解析を行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

一昨年に研究機関を現在の明治国際医療大学に移籍した関係で、新たな研究機関での研究室の整備に時間が生じたこと、また前研究機関で行った研究成績の再現実験に時間を要したために、当該年度で必要とされる機器の購入に遅延が生じてしまった。さらに現所属機関附属病院での臨床業務が多忙であったために、機器の整備を前倒しして導入できなかったために使用額が生じる結果となってしまった。

次年度使用額の使用計画

研究期間延長を受理されたことより、当初から予定していた研究項目の円滑な再開を目指すために、特に培養細胞に関わる機器（炭酸ガス培養機器）および機能性タンパク質の解析に必要な機器（ホモジナイザー）を補充することにより、研究作業の効率を上げる予定である。
また、現段階での予備試験でGLP-1の新たな効果が確認されつつある、小腸上皮細胞の生理的条件を再現する機器（進展培養装置）の補充に充てる予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Churchill Hospital, Oxford/University of Warwick/Imperial College London(United Kingdom)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Churchill Hospital, Oxford/University of Warwick/Imperial College London
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] University of Gothenborg(Sweden)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: University of Gothenborg
• [国際共同研究] Katholieke Universiteit Leuven(Belgium)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: Katholieke Universiteit Leuven
• [雑誌論文] GLP-1 stimulates insulin secretion by PKC-dependentTRPM4 and TRPM5 activation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigeto M ,Ramracheya R, Tarasov AI, Cha C-Y, Chibalina MV, Hastoy B, Philippaert K, Reinbothe T, Rorsman N, Salehi A, Sones WR, Vergari E, Weston C, Gorelik J, Katsura M, Nikolaev VO, Vennekens R, Zaccolo M, Galione A, Johnson PVR, Kaku K, Ladds G, and Rorsman P
  • 雑誌名: J Clin Invest 巻: 125 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1172/JCI81975
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり