NetScience Interview Mail 2003/10/09 Vol.250 |
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【門脇孝(かどわき・たかし)@東京大学大学院医学系研究科 糖尿病・代謝内科 助教授】
研究:2型糖尿病、肥満、インスリン抵抗性の分子機構
著書:『糖尿病ナビゲーター』(編著者、メディカルレビュー社)
『糖尿病略語辞典』(同上、日本臨牀社)
『脂肪細胞 基礎と臨床』(同上、医歯薬出版)そのほか
○糖尿病に関する話は、興味のある方も多いのではないかと思います。インスリン感受性に関するアディポネクチンの研究などで知られる門脇先生に話を伺いました。(編集部)
[14: アディポネクチンはどのように働くか] |
○はい。
■我々は色々なインスリン抵抗性の動物にアディポネクチンを注射したときに、まず分かったのが、アディポネクチンは脂肪組織、脂肪の量自体を劇的に減らす効果はないんですね。
ところがですね、筋肉や肝臓とかにも脂肪が溜まっているわけです。脂肪肝とかね。筋肉に脂肪が溜まったら霜降りですね。いままで分かっているコンセンサスは、筋肉や肝臓に脂肪が溜まっている状態は、インスリンによって糖を取り込んだりする働きがすごく失われていて、その脂肪を燃やしてやると、インスリンによって糖を取り込んだりする働きがすごく増える。そういうことが分かっていた。
○はい。
■アディポネクチンをマウスに投与してやるとどうなるか。脂肪萎縮マウスの話をしたでしょ?
○はい。
■脂肪萎縮マウスは、脂肪を脂肪細胞に貯められないので、筋肉や肝臓に脂肪を貯めちゃうんですね。それで脂肪肝になるんです。しかもそれを燃やすのがレプチンやアディポネクチンだと分かったんです。脂肪を取り込めない。筋肉や肝臓にいってしまう。そこで燃やすホルモンであるレプチンやアディポネクチンもなくなっている。ということで脂肪はなくても脂肪肝になり、筋肉に脂肪が溜まっている状態になってしまっていたと。
○なるほど。
■肥満の状態というのは脂肪はたくさんあるよね。でもレプチンやアディポネクチンはあまり出ていないので、肥満の状態っていうのは、一つは高脂肪食の状態だから、脂肪細胞だけじゃなくて、筋肉や肝臓にもどんどん脂肪が溜まるわけです。脂肪組織自身も遊離脂肪酸とかをたくさん出している。だから脂肪そのものはたくさんあるわけだ。ところが脂肪を燃やすレプチンやアディポネクチンは作用が減る。だから2型糖尿病の場合も、筋肉や肝臓に脂肪が溜まっている。そういう動物にアディポネクチンを注射すると、筋肉や肝臓の脂肪が燃える。肥満があっても筋肉や肝臓に脂肪が溜まらない状態になって、インスリン抵抗性が改善するんだということが分かったんですね。
○でも、レプチンやアディポネクチンの作用が減った理由としては、分泌量が減っただけじゃなくて、応答性が悪くなっているのでは、という可能性もあるんじゃないですか?
■ああ、それは非常に鋭いですね。そこはちょっと触れなかったんだけど、レプチンの場合はそれがあるんですね。
○先生が今年の6月にNatureで発表された奴も、アディポネクチンのレセプターを見つけたという奴でしたよね。
■そうですそうです。今からその話をします。
レプチンはもう少し厳密に言うとですね、相対的に分泌が低下するんだけど、それよりも抵抗性が強いんです。ですから、脂肪細胞が頑張ってレプチンを出そうとしても、その抵抗性を上回るだけの分泌は起こらない。つまり相対的分泌不全なんです。
○はい。つまり、出しても効かなくなってるということですね。
■ところがアディポネクチンは絶対的分泌不全なんです。血中レベルが1/3になっている。レプチンの場合は少し血中レベル増えるけども、レプチン抵抗性を代償できない。
今度は外から注射したらどうなるか。マウスにね。レプチンを打っても全然効かない。抵抗性があるから。アディポネクチンを正常な量、補充してやると効くんです。ということは、レプチンはレプチン抵抗性があるけども、アディポネクチンについては、少なくともそれほどですよ、抵抗性はないだろうと考えられる。
○
■そうなるとアディポネクチンの作動機構や受容体を同定して、注射では投与しにくいので作動薬を開発しようということになるわけです。
そこでまず、去年明らかにしたのは、AMPキナーゼの活性を上昇させるということを我々は言ってるんですね。
AMPキナーゼというのは、運動すると、ATPが分解されて、AMPが出てくる。そうすると生体はATPを元に戻そうとするので、糖や脂肪を使ってATPを作ろうとする。それがAMPによって活性化される、AMPキナーゼ。それが活性化されると、糖取込担体、グルコース・トランスポーターが膜に移送されたり、脂肪酸の取込があがったりする。
○なるほど〜。だから運動療法が効果があるんですね。
■そのとおり。運動療法というのは糖尿病になったらやるものですが、インスリン抵抗性があるから血糖値が下がりにくいんですが、運動すると、インスリンの働きとは全く別経路で糖を取り込むようになるんで、インスリン抵抗性があっても、ほとんど出ていなくても、そのパスウェイは別ですから。
AMPキナーゼというのは、注射してみて分かったんだけども、筋肉をぜんぜんcontractionさせなくてもATPをAMPに変える働きがあるんですね。そのことによって、糖や脂肪を取り込む働きがあると分かった。
○なるほど。
■先ほどアディポネクチンは動物に入れたときに糖尿病が良くなったり高脂血症が良くなったりするという話をしましたね。細胞レベルで糖を取り込んだり脂肪を取り込んだりして燃やすんですね。その働きがAMPキナーゼで説明できちゃった。
○ふむふむ。
■そういう理由で、AMPキナーゼを活性化して、アディポネクチンは働くのだろうということまで去年提唱したわけです。
あとはレセプターを見つけたいということで。これは言うまでもなく世界中の研究者達との競争だったんだけれども、我々、論文のなかにも書いているけれども、ヒトの骨格筋の遺伝子を全て、血液系の細胞に発現させてやってね、しかも一つの細胞にはヒトの骨格筋の一種類のcDNAが入るような密度で発現させ、FACSというセルソーターを使ってね、蛍光ラベルしたアディポネクチンを結合している細胞のみを選択していくという、「発現クローニング」という方法で、アディポネクチンの遺伝子を取ることができたんですね。
○
■それを解析してみると、どういうことが分かったか。ある配列の遺伝子が取れてきたと。これまで何らかの機能が分かっているのかと調べてみたら、酵母、イーストってありますでしょ、イーストでね、イーストは通常グルコースを使っていきているんだけども、グルコースが使えないときは脂肪酸を燃やすんだね。
そのミュータントがいて、脂肪酸を燃やせないミュータントがいる。つまりグルコースがなくなると生きていけないミュータントから、脂肪酸を燃やす遺伝子を取ったという論文が、去年のアメリカ生化学会誌の論文があって、その遺伝子と20〜30%程度のホモロジーがあったんですよ。
○ほほう。それは面白いですね。
■われわれ、これは脂肪酸を燃やす遺伝子だと機能を知っていたので、これは当たりではないかということでさらに検索したんですけども、もう一つ難問にぶつかったんです。
[15: 筋肉と肝臓のアディポネクチン・レセプターは別] |
○と、おっしゃるのは?
■われわれ、2年前から筋肉と肝臓のレセプターは別じゃないかと考えていたんですね。
○?
■なぜかというと、アディポネクチンは全長30キロダルトンなんですけども、真ん中よりもちょっとN末端にちかいところにある18キロダルトンのところが、血中で短いフラグメントになることがあるんですね。この全長と、18キロダルトンの短いものが生成されるんで、両方の活性を調べてみるわけ。どっちが活性体なのか。
すると面白いことに短い方は筋肉に対する活性体で、長い方は、肝臓に対する活性体だったんですね。
○へえ〜。
■短い方は筋肉によく結合して、長い方は肝臓によく結合した。だから筋肉と肝臓のレセプターは違うんじゃないかと考えた。ただ、短いものは、肝臓にも弱く働くし、長いものは筋肉も弱く働くんです。だから全く別なものではなくて、構造が似ているけども、同一ではない受容体があるんだろうと。
我々は筋肉のライブラリを使ったので、短い方のアディポネクチンを蛍光ラベルしてレセプターを取ったんだけれども、肝臓のほうでもさがしたんだけど長い方のレセプターはすぐには同定できなかった。
そこで、その当時−−去年の夏だね−−、既にヒトゲノムの構造がかなり分かっていたので、それぞれ別々にとるというよりも、取れた筋肉のレセプターと非常に似たものをデータベースでサーチした。そうすると一つだけあったんです。66%くらいのホモロジーがあるものが。
○……。
■それが肝臓のレセプターではないかということで、それも取ってきて、その後、どういうふうにしてレセプターであるということを示したかというと、レセプターなら二つの機能を持っているはずだと。一つは、アディポネクチンが結合すること。
○はい。
■もう一つは、アディポネクチンの作用を説明できる活性を持っているということですね。
○はい。
■我々がやったのはアディポネクチンの受容体をあまり持ってないと考えられる、我々が取った、R1とR2というレセプターをそれぞれ入れてみてね、アディポネクチンを結合する活性を持っているか、それからAMPキナーゼを活性化させて脂肪酸を燃焼させる活性を持っているか、糖を取り込んだりする活性を持っているか。
○ふむふむ。
■それから逆に、筋肉や肝臓の細胞をとってきて、R1やR2を、いまはやりの「RNAi」という方法でつぶしてやって、8〜9割、なくしてしまう。そうするとアディポネクチンの結合もなくなるし、アディポネクチンによるAMPキナーゼの活性化もなくなるし、脂肪酸の燃焼や糖も取り込めなくなるということが分かった。
これで、この二つのレセプターによって、アディポネクチンの結合と作用は、十分に説明可能であるという結論に達したんですね。
[16: アディポネクチンの受容体の構造] |
■それで、あとは構造解析をすると、Gタンパク共役受容体と同じように7回、膜を貫通しているわけ。われわれはちょっとがっかりした。
○どうしてですか?
○次号へ続く…。
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◇裳華房 自然科学系の雑誌一覧−最新号の特集等タイトルとリンク−
http://www.shokabo.co.jp/magazine/
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◇裳華房 研究所等の一般公開
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◇朝日 アレルギー抑制たんぱく質の構造解明 岐阜大・横浜市大
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◇朝日 「人工赤血球」、実用段階に テルモが06年に臨床試験
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◇朝日 理科好き育て、小柴さんが財団 ノーベル賞金など投じ
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◇毎日 髪型のシミュレーション「手のひらスタイリスト」 タイトー
http://www.mainichi.co.jp/digital/mobile/archive/200310/06/4.html
◇毎日 有人宇宙船:中国初「神舟5号」近く打ち上げ
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◇毎日 オランウータン:森林伐採で20年後には絶滅 米大助教授調査
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◇毎日 喫煙者に乳酸菌が“薬効” 免疫機能担う細胞の働き強化−−ヤクルト研と阪大調査
http://www.mainichi.co.jp/news/article/200309/30e/024.html
◇毎日 ドコモ、世界初の屋外実験開始 第4世代移動通信システム確立へ
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200309/30/1.html
◇読売 子宮組織利用で体外受精妊娠率2倍に
http://www.yomiuri.co.jp/iryou/news_i/20030930so13.htm
◇読売 唐辛子の「カプサイシン」が胃炎抑制
http://www.yomiuri.co.jp/iryou/news_i/20030930so12.htm
◇読売 「BSE」最終報告判明 82、87年の英国牛が原因?
http://www.yomiuri.co.jp/iryou/news_i/20030928so12.htm
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http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20030930/ftu_____sci_____005.shtml
◇日刊工業新聞 山形大、生きたままの植物でストレス測定
http://www.jij.co.jp/news/bio/art-20031005184709-KAEBAUYNOG.nwc
◇日刊工業新聞 PDAでPC遠隔操作、富士通研がシステム試作
http://www.jij.co.jp/news/soft/art-20031005202014-WGUGFLOJTD.nwc
◇日刊工業新聞 文字の大きさを13倍に拡大した小型キーボード
http://www.jij.co.jp/product/pcparts/art-20030930135237-ZZRTSEJXWY.nwc
◇日刊工業新聞 ナノ物体の光伝搬解析、富士通が模擬実験技術
http://www.jij.co.jp/news/soft/art-20030929213028-MKNKTJEPFH.nwc
◇京都新聞 ロシア宇宙船を格安入手 宇宙開発事業団、筑波で展示へ
http://www.kyoto-np.co.jp/news/flash/2003sep/30/CN2003093001000024C1Z10.html
◇BizTech お茶の水女子大など、遺伝カウンセラーを養成する大学院課程設置
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/medi/270085
◇HotWIRED 『スピーチTEK』、人間の話し言葉に自然に応対できるプログラムが多数登場
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031006301.html
◇HotWIRED 小国の期待に応えられるか、超小型人工衛星プロジェクト
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031001302.html
◇HotWIRED 頼り過ぎると危険――理論どおりに働かないGPS機器
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031001303.html
◇HotWIRED 開発に成功するか? 空気で走る『エアカー』
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◇HotWIRED タコの目の画像処理を模倣するシリコンチップ
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030930302.html
◇ZDNet シチズン、名刺サイズで通信可能なPDAを開発中
http://www.zdnet.co.jp/mobile/0309/29/n_citizen.html
◇ZDNet ビザ、携帯のクレジット決済「VISAッピ」商用化試行
http://www.zdnet.co.jp/mobile/0309/29/n_visa.html
◇CNET CERN、グリッド・コンピューティング・ネットワーク計画の第1段階を始動
http://japan.cnet.com/news/ent/story/0,2000047623,20061171,00.htm
◇MYCOM PC WEB KDDI、au携帯電話新製品を発表(1) 歩行者ナビ/200万画素など
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/10/06/13.html
◇MYCOM PC WEB KDDI、au携帯電話新製品を発表(2) FMラジオ/デザイン志向モデルなど
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/10/06/29.html
◇MYCOM PC WEB ヒューマンインタフェースシンポジウム - なめらかな楽曲検索UIなど
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/10/06/18.html
◇理研ニュース10月号
http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/news/2003/oct/index.html
◇日本電子 キャパシタの性能を画期的に向上させ、蓄電システムの広範な実用化を可能とするナノゲート・キャパシタを開発
http://www.jeol.co.jp/jeol/company/newsrelease/2003/031003.htm
◇JST 「運動量空間における磁気単極子を発見」―― 磁気電気伝導、磁気光学応答の新原理を提唱 ――
http://www.jst.go.jp/pr/report/report360/index.html
◇東芝 手のひらサイズで1Wの出力を実現したモバイル機器用小型燃料電池の開発について
http://www.toshiba.co.jp/about/press/2003_10/pr_j0301.htm
◇PC Watch ソニー、二足歩行ロボット“QRIO”をコーポレートアンバサダーに任命
〜東海道新幹線品川駅開業に合わせ新幹線にも乗車
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/1001/sony.htm
◇第18回世界宇宙飛行士会議 併設展示「人類が創る宇宙史展」オープニング会見&講演会の様子
http://www.moriyama.com/diary/2003/diary.03.10.htm#diary.03.10.01
◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
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発行人:株式会社サイネックス ネットサイエンス事業部【科学技術ソフトウェアデータベース・ネットサイエンス】 編集人:森山和道【フリーライター】 |
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