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医学部生化学研究チーム インスリン分泌におけるミトコンドリア品質管理の仕組みを解明

 膵臓のインスリン分泌細胞は血糖値を下げるインスリンを分泌するために細胞内のエネルギー産生工場であるミトコンドリアでエネルギーを作ります。ところが、ミトコンドリアはエネルギーを作り続けると傷ついてはたらきが悪くなります。そのため、インスリン分泌細胞が働き続けるためには傷ついたミトコンドリアを分解して細胞内のミトコンドリアを常にフレッシュな状態に保つ必要があります。このインスリン分泌細胞におけるミトコンドリアの分解にVAMP7というタンパク質が重要な役割を果たしていることを杏林大学医学部生化学教室の青柳共太講師、今泉美佳教授と永松信哉特任教授らの研究グループが初めてつきとめました。
 この研究成果は、近年患者が増加している2型糖尿病の新たな治療法の開発につながると期待されます。

 膵臓の中でインスリンを分泌する細胞であるβ細胞は血中から糖分であるグルコースを取り込み、細胞内のエネルギー産生工場であるミトコンドリアでエネルギー通貨であるATPを作ります。従って食事によって血糖値が上がるとβ細胞内のATPが増えます。β細胞は細胞内のATP量が増えると血糖値を下げるインスリンを分泌するので、血糖値が上がったことをβ細胞が感じ取ってインスリンを分泌するにはATPを作るミトコンドリアが重要な役割を果たしています。ところが、ATPを作り続けているとミトコンドリアは傷ついてATPを効率的に作れなくなってしまいます。そのため、β細胞が血糖値を下げるためにインスリンを分泌し続けるためには傷ついたミトコンドリアを分解し、細胞内のミトコンドリアを常にフレッシュな状態に保つ必要があります。
 β細胞は細胞内で不要になったタンパク質など、細胞の部品を分解する仕組みであるオートファジー(細胞の自食作用)によって傷ついたミトコンドリアを分解します。糖尿病患者の膵β細胞ではオートファジーが低下し、傷ついたミトコンドリアが多く観察されることから、オートファジーによる傷ついたミトコンドリアの分解はβ細胞の機能と糖尿病の発症に重要な役割を果たしていると考えられています。ところが傷ついたミトコンドリアを除去するオートファジーのメカニズムは明らかではありませんでした。
 青柳講師、今泉教授、永松特任教授らの研究グループは、遺伝子操作によりVAMP7を欠失したマウスのβ細胞について詳しく調べました。すると、VAMP7を欠失したβ細胞ではオートファジーが低下し、傷ついたミトコンドリアが多く溜まることによりインスリン分泌が悪くなることを見いだしました。また、脂肪の割合が高いエサで飼育することによりマウスを太らせると、VAMP7を欠失したマウスでは血糖値が上がっても十分な量のインスリンが分泌されず、糖尿病に似た症状を示すことを明らかにしました。さらに太らせたVAMP7欠失マウスのβ細胞では通常より多くの傷ついたミトコンドリアが溜まっていることを明らかにしました。

 この研究の成果はインスリン分泌不全による2型糖尿病の新たな治療法の開発につながる可能性を秘めたものとして期待されます。この研究は大阪大学、北里大学、群馬大学との共同研究として、3月7日に発行された米国糖尿病学会が発行する「Diabetes」誌電子版に掲載されました。(電子版はこちら

2016.4.6

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