ドパミンを介した膵臓発生機構の解明

阐明多巴胺介导的胰腺发育机制

• 批准号: 22KJ1326
• 负责人: 井上 愛里
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1326/
• 关键词: モノアミン; 膵臓発生; 酸化ストレス

本研究では、マウス生体の膵臓発生におけるモノアミントランスポーター2 (VMAT2) やモノアミンの制御機構を明らかにすることを目的とした。まず、胎生12.5日目の膵原基をVMAT2阻害剤Tetrabenazine (TBZ) 存在下で7日間培養した。免疫組織化学による解析は、膵β細胞量の増加と膵管構造の複雑化を示した。そこで、膵臓構造形成に対する影響をより詳細に検証するため、胎生12.5日目の膵原基をTBZ存在下で2日間培養しその膵管構造を解析したところ、膵管の分岐点が増加した。胎生12.5日目頃には既に神経細胞が膵臓に存在することが知られている。そこで、この効果が膵臓細胞由来か検証するため、胎生12.5日目の膵原基を免疫組織化学で解析した。ドパミン合成酵素Tyrosine hydroxylaseとAromatic and L-amino acid Decarboxylase (AADC) 二重陽性細胞がVMAT2を発現しており、ドパミン合成と貯蔵が可能な細胞が観察された。また、その細胞は膵β細胞マーカーのインスリンと膵α細胞マーカーのグルカゴンも発現していたので、膵臓細胞であることも分かった。マウス成体の膵β細胞において、VMAT2 阻害下などの正常なモノアミン取り込みができない場合、細胞質でモノアミンオキシダーゼによるモノアミン分解とそれに伴うReactive oxygen species (ROS) 産生が起こる。そこで、膵原基のROS含量を検証したところ、コントロール ではAADC陽性細胞のROS含量が高く、その細胞周辺で遠位の細胞ほどROS含量が低くなる濃度勾配ができていた。そのROS含量が高い細胞を避けるように膵管細胞が形成されていた。一方、VMAT2阻害下ではROSの濃度勾配が失われており、膵管構造の抑制機構も失われていた。

本研究的目的是阐明单胺转运蛋白2（VMAT2）和单胺在小鼠胰腺发育过程中的调节机制。首先，在存在 VMAT2 抑制剂丁苯那嗪 (TBZ) 的情况下，将胚胎第 12.5 天的胰腺原基培养 7 天。免疫组织化学分析显示胰腺β细胞数量增加，胰腺导管结构复杂。因此，为了更详细地研究对胰腺结构形成的影响，我们在胚胎生命第12.5天时在TBZ存在下培养胰腺原基2天，并分析其胰管结构的分支点的数量。胰管增大。众所周知，神经细胞在胚胎生命第 12.5 天左右就已经存在于胰腺中。因此，为了验证这种效应是否源自胰腺细胞，我们通过免疫组织化学分析了胚胎第12.5天的胰腺原基。多巴胺合成酶酪氨酸羟化酶和芳香族及L-氨基酸脱羧酶(AADC)双阳性细胞表达VMAT2，观察细胞具有多巴胺合成和储存能力。这些细胞还表达胰腺β细胞标记物胰岛素和胰腺α细胞标记物胰高血糖素，表明它们是胰腺细胞。在成年小鼠胰腺 β 细胞中，当无法正常摄取单胺时，例如在 VMAT2 抑制下，单胺氧化酶会降解单胺，并在细胞质中产生相关的活性氧 (ROS)。因此，当我们检测胰腺原基中的ROS含量时，我们发现在对照中，AADC阳性细胞的ROS含量较高，并且细胞周围形成浓度梯度，越远的细胞ROS含量减少。胰管细胞的形成是为了避开ROS含量高的细胞。另一方面，在VMAT2抑制下，ROS浓度梯度丢失，抑制胰腺导管结构的机制也丢失。