【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】16K09510 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肥満 / インスリン抵抗性 / S100A8 / 冠動脈疾患 / サイトカイン / 心不全 / 糖尿病 / S100A8蛋白 / アディポカイン / メタボリックシンドローム / 脂肪組織炎症

【研究成果の概要】

本研究はメタボリックシンドローム及び心血管疾患におけるS100A8の機能を明確にし、さらにはS100A8が組織炎症を惹起する分子機構、S100A8を介するシグナルを明らかにすることで新規治療を開発することを目的としている。我々が作成した脂肪細胞特異的S100A8ノックアウト（KO)マウスを用いて、高脂肪食負荷を行い、野生型マウスと比較してインスリン抵抗性に差が認められ、KOマウスの脂肪組織の解析をRNAの発現やファックス解析等行うことで、S100A8の脂肪細胞やマクロファージへのシグナルに関与する因子を同定することができた。これによりKOマウスのインスリン抵抗性が改善することが明らかになった。

【研究の社会的意義】

S100a8という新しいアディポカインに着目して脂肪炎症のメカニズムの一端を明らかにできたこと、また脂肪細胞特異的な遺伝子改変マウスを用いて個体での機能を解析することによって、メタボリック症候群における病態的意義を解明できた点で意義があったと考える。加えて、心血管病態も含めて、治療標的としてのS100A8とそのシグナルの有効性を検討し、創薬へのステップを進めることができた点でも臨床的に意義があったと考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】18659265 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糖尿病 / アディポカイン / アゴニスト

【研究成果の概要】

(1)アディポネクチン受容体の特異的アゴニストを植物(果物・野菜を含む)から抽出・精製し糖尿病の根本的治療薬を開発。:アディポネクチンと立体構造上ホモロジーを持ち、アディポネクチン受容体に結合してAMPキナーゼを活性化するオスモチン並びにPR-5ファミリーペプチドをあらゆる植物・果物からスクリーニングし、ジャガイモOSM-1h(89%)、トマトNP24(89%)、ピーマンP23(86%)、トウガラシosmotin-like protein(72%)に含まれることを見出した。(()内はタバコオスモチンとのアミノ酸配列相同性を示す。アディポネクチン受容体アゴニストであることが確認されたオスモチンを、肥満・2型糖尿病モデルマウスであるob/obマウスに投与したところ、糖・脂質代謝が改善されるのが認められた。
(2)オスモチン測定系の確立。:PR-5ファミリー物質の抗体の作製を完了した。ウエスタンブロットにて反応性の検討中である。
(3)果物・野菜の摂取量とオスモチンの血中濃度・メタボリックシンドロームとの相関の検討。:東大病院に入院・通院する糖尿病患者あるいは兵庫県宍粟郡の住民からなるコホート集団を対象として植物・果物の摂取頻度調査を行い、前者の集団では種々の植物・果物の摂取量と糖尿病関連臨床指標との相関を後者の集団では種々の植物・果物の摂取量と糖尿病発症率との相関を検討し、PR-5ファミリーのうちどの物質が実際に生体内で対糖尿病作用を強くもっているかのsupportiveなデータが得られるか検討中である。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】18390270 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糖尿病 / アディポカイン / プロモーター

【研究成果の概要】

アディポネクチンは脂肪組織特異的に発現・分泌されるアディポカインであるが、その血中レベルおよびmRNAの発現は、脂肪組織量が多い肥満者、糖尿病病態モデル動物において減少している。今回、この発現レベル減少のメカニズムを明らかにするために、アディポネクチン遺伝子プロモーター上の責任領域、および結合タンパク質を同定した。肥大化脂肪細胞におけるアディポネクチンのプロモーター活性は、小型脂肪細胞におけるプロモーター活性の約20%にまで低下した。我々は、肥大化脂肪細胞におけるアディポネクチンの発現抑制に関与するプロモーターの責任領域をdeletion studyより見出し、diabetes related element (DRE)と名付けた。DREをタンデムに並べたコンストラクトは小型脂肪細胞においてエンハンサー活性を有し、結合タンパク質量は肥大化脂肪細胞より多かった。DREに対するONE-hybrid systemにより結合タンパク質を単離し、DRE binding protein I (Debl)と名付けた。DeblはC末端側にZnフィンガードメインをもつ転写因子であり、その発現はアディポネクチンと同様に脂肪細胞分化とともに増大し、肥大化に伴って減少した。またEMSAにおいてDeblはDREと結合したが、2bpの変異を導入したDREに対しては著明に結合量が低下した。siRNAによりDeblの発現を抑制した小型脂肪細胞ではアディポネクチンの発現量が20%まで低下した。本研究において、肥大化脂肪細胞においてアディポネクチンの発現が低下していること、および発現低下に関わるプロモーター領域を明らかとした。この領域に結合する新規転写因子Deblの発現が肥大化脂肪細胞において減少することが、アディポネクチンの発現低下に関与していることが示唆された。Deblの発現をコントロールすることが、肥満によるメタボリックシンドロームや2型糖尿病の原因解明、病態本態の治療に結びつきうると考えられる(投稿準備中)。さらに、メタボリックシンドロームモデル動物においては、リガンドのアディポネクチンのみならず、受容体AdipoRの量も低下していてメタボリックシンドロームの原因の一部になっていること、及び、AdipoRの発現量をアディポネクチン存在下に増加させることが、実際に生体内においてメタボリックシンドロームを改善させることを示した(Nat. Med.13:332,2007)。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】17,750千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 2,250千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】18209033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糖尿病 / アディポカイン / 受容体

【研究成果の概要】

我々は発生工学的手法によりアディポネクチン受容体AdipoR1、AdipoR2の遺伝子欠損マウスを作成し、AdipoR1とAdipoR2の両方をノックアウトすると、アディポネクチンの結合と血糖降下作用等が消失すること、すなわち、AdipoR1、AdipoR2が生体内におけるアディポネクチンの主要な受容体であることを示した(Nat.Med.13:332,2007)。またAdipoR1欠損マウスが耐糖能障害とインスリン抵抗性を、AdipoR2欠損マウスがインスリン抵抗性を、AdipoR1・R2ダブル欠損マウスは両者を足し合わせたようなより顕著な糖尿病とインスリン抵抗性を呈した。そのメカニズムとしてAdipoR1・R2ダブル欠損マウスでは、インスリンの標的器官において、中性脂肪含量・炎症・酸化ストレスの増加が存在し、クランプ試験において糖新生の亢進と糖取り込みの低下の両方が認められ、全身での糖利用の低下が認められること、すなわち肝臓、骨格筋両方のインスリン抵抗性を示すころを明かにした(Nat.Med.13:332,2007)。さらに、メタボリックシンドロームモデル動物においては、このAdipoRの量が低下していてメタボリックシンドロームの原因の一部になっていること、及び、AdipoR1の発現量をアディポネクチン存在下に増加させることはAMPKの活性化をもたらす事、AdipoR2の量を増加させることはPPARαの活性化、抗炎症・抗酸化ストレス作用を介して、実際に生体内においてメタボリックシンドロームを改善させることを示した(Nat.Med.13:332,2007)。さらに、絶食や飢餓によって増加したアディポネクチンの中で中分子量のアディポネクチン、ヒトにおいてはアルブミンと結合した3量体アディポネクチン(Clin. Chem.53:1541,2007)、が視床下部弓状核にあるAdipoR1を介してAMPキナーゼを活性化し、摂食を亢進させることを示した(Cell Metab.6:55,2007; FEBS Lett.582:74,2008)。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】50,440千円 (直接経費: 38,800千円、間接経費: 11,640千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】17659274 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糖尿病 / インスリン抵抗性 / AMPキナーゼ / PPAR / アディポカイン / 受容体 / 肥満 / 好中球エラスターゼ

【研究成果の概要】

肥満によってアディポネクチン(Ad)が低下することが、メタボリックシンドロームの少なくとも大きな原因の1つになっていると考えられている。AdはN末側のコラーゲンドメインとC末側のglobularドメインよりなる。我々は以前、globular Adは100分の1低い濃度で全長のAdと同等に代謝改善作用に重要なAMPキナーゼを活性化し(Nat.Med.8:1288,2002)、in vivoで糖・脂質代謝を改善させることを報告した(Nat.Med.7:941,2001;.JBC,2003)。Lodishらのグループは、Adが切断されて出来るC末側のglobular Adが実際にヒト血中に存在することを報告した。今年度、本研究において、我々は単球系の培養細胞から炎症などの刺激によって分泌される好中球エラスターゼがAdを切断して、globular Adを生成しうることを見出した(Endocrinology 146:790,2005)。しかしながら我々の検討では実際の血中には、globular Adは多く見積もっても全長の約1000分の1以下しか存在しないと考えられたので、生体内におけるこの好中球エラスターゼによるAdの切断の意義は慎重に検討していく必要があるものと考えられた。肥満に伴ってAdが低下してしまうメカニズムに関しては、その低下に関わる転写因子を今年度同定した(投稿準備中)。我々はさらに、肥満・インスリン抵抗性に伴って高活性型である高分子量型(HMW)Adがとりわけ低下してくること、それをPPARγアゴニストが回復させることを見出した(Diabetes 54:3358,2005)。我々は先に、Ad受容体(AdipoR)1とAdipoR2を同定し,AMPキナーゼ、及びPPARαの活性化などを介し、脂肪酸燃焼や糖取込み促進作用を伝達していることを示し(Nature 423:762,2003)、さらに肥満・2型糖尿病のモデルマウスにおいては、AdipoRの発現量が低下し、Ad感受性の低下が存在することを報告してきた(J.Biol.Chem.279:30817,2004)。今年度は、トマトやポテト、ピーマンや唐辛子に含まれるオスモチンがglobular Adと立体構造上高いホモロジーを有し、mammalianの骨格筋細胞において、AdipoRを介して、代謝作用に重要なAMPキナーゼを活性化することを報告した(Molecular Cell,17:171,2005)。さらに肥満で低下したAdipoRをPPARαアゴニストが回復させることを見出した(Diabetes 54:3358,2005)。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2005

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】16209030 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糖尿病 / インスリン抵抗性 / AMPキナーゼ / PPAR / アディポカイン / 受容体 / 肥満 / 遺伝子欠損マウス

【研究成果の概要】

これまで、肥満によってアディポネクチン(Ad)が低下することが、メタボリックシンドロームの少なくとも大きな原因の1つになっていると考えられてきた。我々は、さらに、肥満・インスリン抵抗性によって、総量のAdだけのみならず、高活性型である高分子量型(HMW)Adがとりわけ低下してくることを見出した。そして、PPARγアゴニストであるチアゾリジン誘導体(TZD)がこのHMWAdを顕著に増加させることを見出した(Diabetes 54:3358,2005)。我々は更に、Ad欠損マウスを用いて、このTZDによる総量、あるいはHMWAdの増加が、TZDによる抗糖尿病作用に有意に貢献していることを示した(J.Biol.Chem.,281:8748,2006)。我々は先に、Ad受容体(AdipoR)1とAdipoRを同定し,AMPキナーゼ、及びPPARαの活性化などを介し、脂肪酸燃焼や糖取込み促進作用を伝達していることを示し(Nature 423:762,2003)、さらに肥満・2型糖尿病のモデルマウスにおいては、AdipoRの発現量が低下し、Ad感受性の低下が存在することを報告してきた(J.Biol.Chem.279:30817,2004)。今年度は先ず、肥満症におけるAdipoRの発現低下を、PPARαアゴニストが脂肪組織において回復させ、MCP-1の発現を抑制し、マクロファージの浸潤を抑制し、炎症が惹起されるのを低減させているのを見出した(Diabetes 54:3358,2005)。Adの血中レベルを増加させるPPARγアゴニストとの併用、あるいはPPARαγのデュアルアゴニストは実際にモデルマウスで相加効果を発揮しており、現在臨床治験が進んでいるPPARαγのデュアルアゴニストの作用機構を少なくとも一部説明するものと考えられた。アデノウイルスと遺伝子欠損マウスを用いてAdipoR1とR2が生体内において、アディポネクチンの受容体として機能し、AMPKとPPARαの活性化に重要な役割を果たすことを示した(投稿準備中で平成18度中に公刊予定)。AdipoR1に特異的に結合する分子を同定し、その中の2つの分子がAMPKの活性化に重要な役割を果たすことを明らかにした(投稿準備中で平成18度中に公刊予定)。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】50,310千円 (直接経費: 38,700千円、間接経費: 11,610千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】15659216 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糖尿病 / インスリン抵抗性 / 転写共役因子 / PPAR / アディポカイン / 受容体 / 肥満 / 遺伝子欠損マウス / アディポネクチン受容体 / DNAチップ / 組織特異的遺伝子改変動物 / エネルギー浪費

【研究成果の概要】

PPARγを含めた種々の転写因子の共役因子CBP(CREB binding protein)のヘテロ欠損マウスがPPARγヘテロ欠損マウスに比し、より顕著な抗肥満、抗糖尿病の表現型を呈することを報告した。本マウスで認められるエネルギー消費とインスリン感受性の増加は、レプチン感受性の亢進と、アディポネクチンの増加と相関した。(Nature Genetics 30,221,2002)。またアディポネクチンの抗糖尿病作用機構として急性にはAMPキナーゼを、慢性にはPPARαを活性化し、脂肪酸燃焼などを促進して、組織内中性脂肪含量を低下させて、インスリン抵抗性を改善させていることを先に見い出した(Nature Medicine 8:1288,2002;J.Biol.Chem.278:2461,2003)。
さらに野生型と異なり、このCBPヘテロ欠損マウスではレプチン欠損によっても肥満は認められず、血糖上昇も部分的であることを見い出した。アディポネクチン発現ob/obマウスでも肥満の改善は認められず、血糖低下も部分的であった。さらに脂肪組織のみCBPをコントロールレベルに戻すと、表現型が消失することを見出した。これらのことより、CBPによる体重・糖代謝調節経路には特に脂肪組織において、PPARγ/レプチン/アディポネクチン非依存性経路も存在し、それらの同定は新規の抗肥満・抗糖尿病薬開発につながり重要であることが示唆された。(投稿準備中)。
Angiopoietin-related growth factor(AGF)のトランスジェニックマウスがCBPヘテロ欠損マウス同様、抗肥満・抗糖尿病の表現型を呈し、AGFのノックアウトマウスが肥満・インスリン抵抗性・耐糖能障害を呈することを報告した。AGFはPPARδと同様、脂肪酸燃焼・エネルギー消費を亢進させる作用を有することが明らかとなり、今後の治療への応用が大いに期待される(Nature Medicine in press,2005)。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】2,000千円 (直接経費: 2,000千円)