【研究領域課題番号】19H02913 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Redd2 / 膵β細胞 / 酸化ストレス / Nrf2 / p53 / ストレプトゾトシン / 咀嚼 / アンドロゲン / インスリン / アポトーシス / 2型糖尿病 / 高脂肪食 / Redd2/Ddit4l / 食品成分 / インスリン分泌 / ストレス応答

【研究成果の概要】

本研究では、膵β細胞機能不全に陥るメカニズムについて解析を行った。Redd2は、膵β細胞に酸化ストレスを生じさせるストレプトゾトシン（STZ）によって発現が増加すること、Redd2の発現をノックダウンするとSTZによるINS-1 β細胞生存能の低下が抑制されることを見出した。発現増加には、Nrf2とp53の関与が示唆された。Redd2ノックアウトマウスでは、高脂肪食摂食時にβ細胞機能の改善により耐糖能が改善することが判明した。Redd2は、膵β細胞障害マーカーとしての利用が期待できる。さらに、本研究では、咀嚼や男性ホルモンとβ細胞機能の関連についても明らかにした。

【研究の社会的意義】

2型糖尿病は、QOLを低下させ寿命を短縮させるため、その予防は健康長寿社会の構築において重要な課題となっている。日本人を含むアジア人ではインスリン分泌低下、すなわち膵β細胞機能不全に陥って血糖維持機構が破綻しやすい特徴がある。2型糖尿病を予防するために、食品科学分野に対しては、科学的エビデンスに支えられた機能性食品や食生活の提示が求められている。しかし、機能不全を予防する上で必須となるその発症メカニズムの理解はあまり進んでいない。本研究では、膵β細胞の機能不全に陥る原因として酸化ストレスによるRedd2の発現が増加することが一因となることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】17390410 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨 / 骨密度 / Akt / 骨粗鬆症 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / ノックアウトマウス / アポトーシス / 軟骨 / 成長板 / 石灰化 / インスリン / 軟骨内骨化

【研究成果の概要】

本研究は、骨形成作用を持つインスリン/IGF-Iシグナルを細胞内で促進的に伝達するAktの骨代謝調節における生理的な役割・分子メカニズムを明らかにする目的で、Aktlホモノックアウトマウス(Aktl-/-)の解析を行い、下記の結果を得た。
(1)骨芽細胞や破骨細胞ではAktlの発現が最も優位であったことより、Aktl-/-マウスの骨格系に関する表現型を検討すると、海綿骨と皮質骨ともに骨量が減少していた。骨組織形態計測ではAktl-/-マウスでは骨芽細胞数の減少とともに骨形成が低下しており、TUNEL染色では骨芽細胞のアポトーシスが亢進していた。
(2)骨芽細胞の生存/アポトーシスにおいて、Aktlシグナルは、転写因子Fox03aをリン酸化してその核内局在を阻害することにより、ミトコンドリア経路のアポトーシス促進因子であるBimの転写・発現を抑制することによって、アポトーシス抑制的に作用していた。また、Aktlシグナルは骨芽細胞分化に必須の転写因子Runx2のDNA結合を促進することにより、Runx2を介する骨芽細胞分化と石灰化を促進する作用を持つことが示された。
(3)骨吸収を担う破骨細胞ではAktlが細胞自律的に分化と生存に促進的に働いていた。また、破骨細胞の形成を支持する骨芽細胞ではAktlがreceptor activator of nuclear factor-κB ligandの発現を促していた。
本研究により、Aktlは骨組織において骨芽細胞や破骨細胞の分化・生存を促進し、骨形成と骨吸収を正に制御しながら骨量を維持する重要な役割をはたしていることが明らかとなった。Aktlは生体内ではユビキタスに発現しており、機能も多彩であるため、骨粗鬆症をはじめとする骨疾患の治療標的分子とはなり難いが、Aktlに関連する分子ネットワークのさらなる検索が骨疾患のより良い治療へと繋がるものと期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,310千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】11557177 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞性粘菌 / 分化誘導因子 / DIF-1 / カルシウム / カルシニューリン / 抗腫瘍因子 / 白血病細胞 / アポトーシス / インシュリン / Insulinoma細胞 / カスパーゼ / 抗ウイルス作用 / 抗腫瘍作用 / DIF / Xenopus laevis / 卵母細胞 / cAMP / Jarkat細胞 / Jac / Statシグナル伝達 / protein kinaseB

【研究成果の概要】

1-(3,5-dichloro-2,6-dihydroxy-4-methoxyphenyl)-1-hexanone(DIF-1)は細胞性粘菌D. discoidedeumの柄細胞分化誘導因子である。DIF-1は哺乳動物細胞に対して増殖抑制、分化誘導などの生理的作用を有する。この作用が起こる早い時期に細胞内カルシウムの上昇することが知られている。今回の研究では先ず、カルシウムイオンとの関連からDIF-1のレセプターの一つと考えられるカルシニューリン(CaN)に注目して、CaNへのDIFアナログの作用を解析した。DIF-1とDIF-2は低濃度(10-30nM)では直接カルシニューリンを活性化した。また高濃度(10-30μM)では阻害することを見いだした。またヒト白血病細胞K562細胞Akt/protein kinase Bの活性をDIF-1処理後を追跡したところ、30分から6時間にわたって経時的な活性化が見られた。そしてこの活性化には細胞内カルシウム濃度の増加が必要であった。インシュリンを分泌するinsulinoma細胞(INS-1)に対して、DIF-1は用量依存的に細胞死を惹起した。このアポトーシスはDIF-1はcaspase independent apoptosisであることを明らかにした。DIF-1が抗腫瘍作用ばかりでなく、in vitroでinfluenza virus A/PR/8/34の増殖を抑制することを明らかにした。しかし真菌(C. albicans, C. neoformas, A. fumigatus)や細菌(S. aureus, E. coil, P. aeruginosa)には作用しないことを見いだした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】6,700千円 (直接経費: 6,700千円)