膵α細胞におけるSirt1の発現低下はグルカゴン分泌異常を引き起こす

胰腺α细胞中Sirt1表达减少导致胰高血糖素分泌异常

• 批准号: 22K08643
• 负责人: 菊池 司
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K08643/
• 关键词: グルカゴン; Sirt1

本研究では糖尿病におけるグルカゴン分泌異常の発症機序としてSirt1に着目し、「エネルギーセンサー分子であるSirt1の高血糖曝露下での発現・活性の低下がα細胞におけるグルカゴン分泌異常を引き起こす」という仮説を立てた。そこでα細胞特異的Sirt1遺伝子改変マウスを作成し、表現型解析を行った。解析には①LC-MS/MSによる高特異性グルカゴン濃度測定法、②グルコースクランプ法、③セルソーターを用いた単離α細胞の回収という3つの手法を用いることとした。α細胞特異的Sirt1欠損マウスではα細胞量の有意な増加を認め、全膵臓中のグルカゴン含量も有意に増加していた。しかしながら空腹時、自由摂食時の血糖値および血中グルカゴン濃度は正常であった。糖負荷試験の結果もコントロールマウスと差が認められなかった。一方でインスリン負荷試験の結果、低血糖からの回復が遅延し、血中グルカゴン濃度はむしろ有意に減少し、α細胞量の増加と矛盾した結果を示した。そこでグルコースクランプ法を用いて低血糖を長期持続させたところ、低血糖誘導早期においてはSirt1欠損マウスで血中グルカゴン濃度が低下し内因性糖産生の抑制が見られ、後期においては血中グルカゴン濃度が上昇し内因性糖産生の促進が見られるという、早期と後期での逆転が見られた。またα細胞培養株へのSirt1阻害薬の添加実験では、グルカゴン分泌の低下とUCP2発現の増加が見られた。以上のことから、Sirt1はα細胞において細胞の分化・増殖を抑制する一方、UCP2の発現抑制を介して低血糖時のグルカゴン分泌を制御している可能性が示唆された。またSirt1欠損マウスはα細胞量の増加と低血糖時のグルカゴン分泌の障害という糖尿病で見られるグルカゴン分泌異常と合致した表現型を示した。糖毒性下でのSirt1の発現低下がグルカゴン分泌異常の原因の一つである可能性が考えられる。

在这项研究中，我们关注Sirt1作为糖尿病胰高血糖素分泌异常的发病机制，并假设“在高血糖暴露下，能量传感器分子Sirt1的表达和活性降低导致α细胞中胰高血糖素分泌异常”。将其竖立起来。因此，我们创建了α细胞特异性Sirt1基因修饰小鼠并进行了表型分析。使用三种方法进行分析：（1）使用LC-MS/MS进行高特异性胰高血糖素浓度测量，（2）葡萄糖钳法，以及（3）使用细胞分选仪回收分离的α细胞。在α细胞特异性Sirt1缺陷小鼠中，α细胞的数量显着增加，整个胰腺中的胰高血糖素含量也显着增加。然而，空腹和随意进食期间的血糖水平和血糖浓度正常。葡萄糖耐量测试的结果也显示与对照小鼠没有差异。另一方面，胰岛素耐量试验的结果显示，低血糖的恢复被延迟，并且血糖水平显着降低，结果与α细胞质量的增加不一致。因此，当使用葡萄糖钳法长时间持续低血糖时，我们发现在低血糖诱导的早期阶段，Sirt1缺陷小鼠的血糖水平降低，内源性葡萄糖产生受到抑制，而在后期，血糖水平降低，内源性葡萄糖产生受到抑制。胰高血糖素水平在早期和晚期之间出现逆转，糖含量增加，内源性糖产量增加。此外，在α细胞培养物中添加Sirt1抑制剂的实验中，观察到胰高血糖素分泌减少和UCP2表达增加。上述结果表明Sirt1抑制α细胞的细胞分化和增殖，同时通过抑制UCP2的表达来控制低血糖期间胰高血糖素的分泌。此外，Sirt1缺陷小鼠表现出与糖尿病中胰高血糖素分泌异常一致的表型，包括α细胞质量增加和低血糖期间胰高血糖素分泌受损。糖毒性作用下Sirt1表达降低可能是胰高血糖素分泌异常的原因之一。