2020 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of nicotinamide metabolism by glucagon
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18H03176
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
林 良敬 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80420363)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 糖尿病 / グルカゴン / アミノ酸 / ニコチンアミド / 代謝制御 / 肝臓 / 門脈-中心静脈領域特異性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はグルカゴン遺伝子欠損動物を作成・解析し、グルカゴンの生理作用として血糖値制御以上にアミノ酸の代謝制御に重要な役割を果たすことを明らかとしてきた。さらに我々は、エネルギー代謝において重要な役割を果たすNADの構成要素であるニコチンアミドをメチル化することにより異化するニコチンアミドNメチルトランスフェラーゼ(NNMT）の発現が、グルカゴン遺伝子欠損動物モデルにおいて低下していることに着想を得て、本研究ではNNMTを肝臓特異的または全身で欠損するマウス(NNMT-LKO [liver knock out]・NNMTKO）の表現型、さらにグルカゴン遺伝子・NNMT遺伝子二重欠損動物(GCG/NNMT DKO)の作成・解析を進めてきた。しかしながら、NNMTKOでは糖・アミノ酸代謝の明らかな異常は認めず、またGCG/NNMT DKOとGCGKOの間においてもアミノ酸代謝関連遺伝子の発現の差が認められなかった。このように、ともにグルカゴンにより制御を受けるアミノ酸代謝とニコチンアミド代謝の間に相互作用を示唆するデータは現時点まで得られていない。 一方、グルカゴンによるアミノ酸代謝制御の詳細な機構の解明は進んでいないため、2020年度は従来と同様の肝臓内の細胞内シグナル伝達解析を行うとともに、新たにRNAseqによりGCGKO vs Control, GCGKO vs GCGKO+glucagon等の遺伝子発現比較データを取得した。また個体レベルでの代謝を詳細に解析するために呼気ガス（13CO2の解析が可能であるため13C-グルコースなどを投与した上で、その代謝-呼気への排出-を解析することができる）・運動量・摂餌量・飲水量測定システムによる解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度までにNNMT遺伝子欠損マウスおよびグルカゴン遺伝子・NNMT二重欠損マウスの表現型解析について、研究実績の概要に記載したように期待とは異なる方向ながら一定の結果を得ている点、さらにグルカゴンによるアミノ酸代謝制御機構の解析のために新たな解析手法の導入ができている点などに基づいて概ね順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
グルカゴンがアミノ酸代謝・ニコチンアミド代謝の制御において果たす役割を、個体レベル、臓器レベル、組織レベル、細胞レベル、分子レベルで解析する。組織-臓器レベルでは、グルカゴン欠損において肝臓の小葉構造における門脈-中心静脈領域特異性(zonation)が変化していることを示す結果がRNAseq解析から得られている。これまでのアミノ酸代謝酵素・ニコチンアミド代謝酵素の発現データに、肝臓のZonationがどのように関与しているか、免疫組織化学解析および必要に応じてin situ hybridization解析を導入して検討する。個体レベルでのグルカゴン代謝制御では安定同位体13Cを含む二酸化炭素炭素13CO2と通常の12CO2の比を測定できるARCOシステムが使用可能となったため活用する。すなわち、13C-グルコースをはじめとする13C化合物を投与して、代謝の結果としての呼気への13CO2排出を測定することによって、個体レベルでの代謝をリアルタイムで検討する。細胞-分子レベルでは、グルカゴンの作用において肝臓の小葉構造の関与が示唆されていることから、肝細胞由来細胞株や初代培養を用いた解析が有効か否か検証することと並行して、幹細胞から分化誘導した細胞や初代細胞を用いた組織様構造体（オルガノイド、organoid）を用いた解析を導入したい
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