ヤ
ビオチンによるインスリン分泌修飾に関する研究
曽根英行*1）・平岡真美2）・渡邊敏明3）
小山田絵美1）・安田和人2）・古川勇次4）
ビオチンは、ピルビン酸カルボキシラーゼの補因子と して糖代謝、特に糖新生系において重要な働きをしてい る。我々はこれまでに、ビオチン欠乏ラットのインスリ ン分泌能が極めて低下することを報告してきた。しかし、
その一方ではビオチンのインスリン分泌への閃与に否定 的な報告もあり、こうした実験結果の矛盾を解明するこ とが今後の課題として残されていた。本研究では、程度 の異なるビオチン欠乏ラットを作成し、インスリン分 泌へのビオチンの関与の有無を明確にするとともに、イ ンスリン分泌におよぼすビオチンの影響について検討を
100
80
コE
∋60
3
⊆
540墾20
o
o
QContror
罐睡・五一一一一…一一一・・w−de・
【a｝
2〔【
50
@ 00 50︵﹂F﹂︑⊃こU＝＝︐のに一
10
H）−Contro1 〔b）盟0
−●『Biotin・def
・・。．7α，P・0．ひD1｝ 200
3160 ｛ ⊃lee ｝
⊆i40
言三120
100 80
20 30
Biotin｛ng／mL）《）−Co［trol ｛c）
一●−Biotin−de「 200
50 @ 00 50
︻﹂ρ仁︑⊃蚤▼⊂＝コ切⊆﹇
oo
o S︒︒︒魂゜O ・ ●
40 50
■G−Con【roI
＋Bio蛙n・def｛ruO 50 ，ロくロ ロロ1）
『。
0
90 120 f60 2σO O 20 4e 6D O 20 40 50 Giucose｛m呂／dL） Bioヒin（㎎〆mL） Blotln〔n呂／mL｝
そね ひでゆき＊1），ひらおか まみ2）．わたなべ としあき3）、
おやまだ えみ1），やすだ かずと2｝
1）県立新潟女子短期大学（勤務先）
2♪女子栄養大学 3♪兵庫県立大学 4）東北大学大学院
，ふるかわ ゆうじの
一34一
行った。
実験動物にはWistar系ラット♂4週齢を用い、乾燥卵 白20％を含むビオチン欠乏食で飼育した。飼育期間の違 いにより、3種の程度の異なるビオチン欠乏ラット（欠 乏食飼育4週間；潜在性欠乏、6週問；明白な欠乏、8 週間；重度の欠乏）を作成し、ビオチンの体内充足度と
インスリン分泌能との関係について、血漿および膵臓中 の各種成分の測定と単離膵潅流法によるインスリン分泌 能の測定により検討をおこなった。
ビオチン欠乏群では、血漿ビオチン濃度と血漿インス リン濃度の問に正の相関（r＝0．506，pくO．OOI）が観察さ れ、単離膵潅流法による検討においても同様の結果が認 められた。さらに、重度の欠乏群に加え潜在性ビオチン 欠乏群においても、グルコース応答性インスリン分泌の 有意な低下が観察された。これらのラットでは、膵臓イ ンスリン含量の減少は観察されず、膵臓の形態は正常に 保持されていたことから、ビオチンの生体内充足度の低 下はインスリン分泌を悪化させることが示唆された。次 に、インスリン分泌機構中でのビオチンの作用部位につ いて検討したところ、ビオチンはミトコンドリアでのエ ネルギー生成系よりも上流の反応系もしくは小胞体から のカルシウム放出系で作用することが示唆された。以上 のことから、ビオチンはインスリン分泌能を正常に維持 する上で重要な役割を果たす因子であることが明らかに
された。
本研究は、インスリン分泌へのビオチンの関与の有無 を明確にし、更に、インスリン分泌機構でのビオチンの 作用部位を解明することを目的として行われた。その結 果、ビオチンは、正常なインスリン分泌能力を維持する 上で重要な役割を果たす因子であり、その作用部位は 分泌機構中のミトコンドリアでのATP生成系よりも上 流の反応系と小胞体からのCa2倣出系であることが明 らかにされた。今後、インスリン分泌機構でのビオチ ンの作用点を解明するために、作用部位でのビオチンの 関与が予想されるグルコキナーゼ（GK）、ピルビン酸カ ルボキシラーゼ（PC）、アセチルCoAカルボキシラーゼ
（ACC）、サイクリックADPリボース（cADP−r）やマロ
ss.M rG‑[!C‑tSe ･1 6']‑M‑M‑‑ s.6me‑ E3oo
5eO Control 'E ll.1:oos ,ixgwgglli/4
.[. 2oo g loo
1oo te se
:.
10 20 30 4e 5,6mM t6.7mM
TinneCmin) (1‑10mim) {11‑36mln}
;)vcoAoiMEtA!lftf〉oc2aie:,.va.‑(sozdtt:ovic,¥
SIIUitf,tabtdi･ee8Xk6iz6.
6igscma
1) Sone H, Ito M, Sugiyama K, Ohneda M, Maebashi M. Furukawa Y (1999) Biotin'enhances glucose‑
stimulated insulin secretion in the isolated perfused pancreas of the rat. J Nutr Biochem 10 : 237‑243.
2) Romero‑Navarro G, Cabrera‑Valladares G,
German MS, Matschinsky FM. Ve}azquez A, WangoG
ATP‑('channel ANtCat]enicMl
s‑pO
Pyt
"̀A
Ai:..'7i),:N5i
g',[{
llll]twh,..i"'
Oclfgo !nsu"n m:case
J. Fernandez‑Mejia C (1999) Blotin regulation of pancreatic glucol{inase and insulin in primary cultured rat islets and in biotin‑deficient rats, Endocrinology 140 : 4595‑4600.
3) Dakshinarnurti K, Litvak S (1970) Biotin and protein synthesis in rat liver.J Biol Chem 245(21) : 5600‑5605.
4) Okamoto, H (1999) The CD38‑cyclic ADP‑ribose signaling system in insulin secretion. Mol Cell Biochem 193(1‑2) : 115‑118.
‑35‑ '
