抗糖尿病薬として内因性インスリンの作用を調整・増強する経口亜鉛製剤の開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26460636
• 研究機関: 京都薬科大学
• 研究代表者: 安井 裕之 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (20278443)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 糖尿病治療薬 / 膵β細胞保護薬 / 糖尿病予防 / 亜鉛錯体 / インスリン抵抗性改善 / Aktリン酸化作用 / PTEN阻害作用

研究実績の概要

以前より亜鉛化合物は、抗糖尿病作用を示すことが報告されている。しかし、亜鉛の標的分子は未だに不明であり、亜鉛製剤による糖尿病の治療薬開発において作用機構の解明が求められている。本研究では、私達が開発してきた亜鉛錯体の作用機構解明を目的とし、インスリンシグナル経路への影響を検討した。
成熟脂肪細胞へと分化した3T3-L1脂肪細胞を用いた。04型配位形式の亜鉛錯体の細胞内取り込み量から、亜鉛ヒノキチオール錯体（[Zn(hkt)2]）が著しい上昇を示した。そこで、インスリンシグナル経路での各タンパク質への影響を検討したところ、Akt、GSK3βのリン酸化が促進され、細胞内へのグルコース取り込みは促進した。次に、PI3K阻害剤のWortmanin、細胞外もしくは膜透過性Zn2+キレート剤であるDTPAもしくはTPENを前処理したところ、それぞれの処置により[Zn(hkt)2]刺激によるAktリン酸化は抑制された。よって、[Zn(hkt)2]が示す活性の作用点は、PI3Kより上流部分であり、かつ錯体自身が作用していると示唆された。また、インスリンと併用するとAktのリン酸化レベルは相加的以上に上昇した。次に、負のフィードバック因子であるPTP1BおよびPTENへの直接作用を検討するため、酵素活性への影響を試験管内反応およびドッキングシミュレーションで調べた結果、[Zn(hkt)2]が錯体構造を維持したまま両酵素を阻害する事が示された。
以上より、[Zn(hkt)2]は錯体の状態で、配位子の脂溶性に起因した受動輸送により細胞内へ取り込まれたのち、細胞内シグナル経路に対してインスリンとは異なる作用点であるPTP1BならびにPTENに作用し、インスリン様活性を示していると考えられた。今後は、インスリンとは独立した刺激の要因となる標的分子（GPR39、インテグリン関連分子）の探索を検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Anti-hyperglycemic effect of long-term bis(hinokitiolato)zinc complex ([Zn(hkt)2]) ingestion on insulin resistance and pancreatic islet cells protection in type 2 diabetic KK-Ay mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Naito, Yutaka Yoshikawa, Michiko Shintani, Shingo Kamoshida, Naemi Kajiwara, and Hiroluki Yasui
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 巻: 40 ページ: 318-326
  • DOI: 10.1248/bpb.b16-00797
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of biodistribution and speciation changes of orally administered dual radiolabeled complex, bis(5-chloro-7-[131I]iodo-8-quinolinolato)[65Zn]zinc. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Munekane, Masashi Ueda, Shinji Motomura, Shinichiro Kamino, Hiromitsu Haba, Yutaka Yoshikawa, Hiroyuki Yasui, and Shuichi Enomoto
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 巻: 40 ページ: 510-515
  • DOI: 10.1248/bpb.b16-00945
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bis(hinokitiolato)zinc complex ([Zn(hkt)2]) activates Akt/protein kinase B independent of insulin signal transduction. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Naito, Yutaka Yoshikawa, Kazufumi Masuda, and Hiroyuki Yasui
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem. 巻: 21 ページ: 537-548
  • DOI: 10.1007/s00775-016-1364-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oral treatment with a zinc complex of acetylsalicylic acid prevents diabetic cardiomyopathy in a rat model of type-2 diabetes: activation of the Akt pathway. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sevil Korkmaz-Icoz, Samer Al Said, Tamas Radovits, Shiliang Li, Maik Brune, Peter Hegedus, Ayhan Atmanli, Mihaly Ruppert, Paige Brlecic, Lorenz Heyne Lehmann, Bernd Lahrmann, Niels Grabe, Yutaka Yoshikawa, Hiroyuki Yasui, Patrick Most, Matthias Karck, and Gabor Szabo
  • 雑誌名: Cardiovasc. Diabetol. 巻: 15 ページ: 75-87
  • DOI: 10.1186/s12933-016-0383-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] α-Glucosidase inhibition by new Schiff base complexes of Zn(II). (2016)
  • 著者名/発表者名: Rie Miyazaki, Hiroyuki Yasui, and Yutaka Yoshikawa
  • 雑誌名: Open J. Inorg. Chem. 巻: 6 ページ: 114-124
  • DOI: 10.4236/ojic.2016.62007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of biodistribution of Zn complex with antidiabetic activity using semiconductor Compton camera GREI. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Munekane, Shinji Motomura, Shinichiro Kamino, Masashi Ueda, Hiromitsu Haba, Yutaka Yoshikawa, Hiroyuki Yasui, Makoto Hiromura, and Shuichi Enomoto
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Rep. 巻: 5 ページ: 211-215
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2015.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Administration of zinc complex of acetylsalicylic acid after the onset of myocardial injury protects the heart by upregulation of antioxidant enzymes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sevil Korkmaz-Icoz, Ayhan Atmanli, Tamas Radovits, Shiliang Li, Peter Hegedus, Mihaly Ruppert, Paige Brlecic, Yutaka Yoshikawa, Hiroyuki Yasui, Matthias Karck, and Gabor Szabo
  • 雑誌名: J. Physiol. Sci. 巻: 66 ページ: 113-125
  • DOI: 10.1007/s12576-015-0403-6
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] インスリン分泌不全GKラットを用いた亜鉛錯体の抗糖尿病作用の評価―硫黄を配位原子に持つ高活性錯体による検討―. (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木貴浩、三輪剛志、内藤行喜、吉川 豊、安井裕之
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市
  • 年月日: 2017-03-25 – 2017-03-27
• [学会発表] 亜鉛ヒノキチオール錯体のインスリン抵抗性改善効果に関する作用機構解明. (2017)
  • 著者名/発表者名: 内藤行喜、吉川 豊、新谷路子、鴨志田伸吾、梶原苗美、安井裕之
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市
  • 年月日: 2017-03-25 – 2017-03-27
• [学会発表] 亜鉛錯体による糖尿病治療へのチャレンジ. (2017)
  • 著者名/発表者名: 安井裕之
  • 学会等名: 第14回亜鉛栄養治療研究会
  • 発表場所: 大阪府、大阪市
  • 年月日: 2017-02-04 – 2017-02-04
  • 招待講演
• [学会発表] Bis(hinokitiolato)zinc complex ([Zn(hkt)2]) affects the insulin signaling pathway in an insulin-independent manner. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yasui, Yuki Naito, Kazufumi Masuda, and Yutaka Yoshikawa
  • 学会等名: 42nd International Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: France、Brest市
  • 年月日: 2016-07-03 – 2016-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] 生命と元素～健やかな人生を送るために～. (2016)
  • 著者名/発表者名: 安井裕之
  • 学会等名: 夢ナビライブ2016
  • 発表場所: 大阪府、大阪市
  • 年月日: 2016-06-18 – 2016-06-18
• [学会発表] The impact of zinc-hinokitiol complex ([Zn(hkt)2]) on the expression and secretion of insulin -Approach from the expression of pancreatic transcription factor, Pdx-1. (2016)
  • 著者名/発表者名: 内藤行喜、吉川 豊、新谷路子、鴨志田伸吾、梶原苗美、安井裕之
  • 学会等名: 第26回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 北海道、札幌市
  • 年月日: 2016-06-17 – 2016-06-18
• [備考] 京都薬科大学 代謝分析学分野
  • URL: http://labo.kyoto-phu.ac.jp/taisya/