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(1)平成 26 年度学内研究助成金研究報告書. 研究種. ■奨励研究助成金. □研究成果刊行助成金. □21 世紀研究開発奨励金（共同研究助成金）. □21 世紀教育開発奨励金（教育推進研究助成金）. 目. 研究課題名. 糖尿病の新規発症機序：β細胞接着分子 CADM1 の細胞外切断. 研究者所属・氏名. 研究代表者：医学部病理学講座助教米重あづさ共同研究者：. １．研究目的･内容 Cell adhesion molecule 1 (CADM1)は肺呼吸上皮細胞や膵島内分泌細胞に発現する細胞間接着分子で、細胞の形態・極性維持や細胞間情報伝達を司る。気腫状肺では CADM1 の細胞膜直上での酵素的切断(shedding)が亢進しており、その shedding 産物が肺胞上皮細胞のアポトーシスを誘導する。一方、 2 型糖尿病(T2DM)膵におけるβ細胞のアポトーシスの原因は不明であった。本研究は、T2DM 膵における CADM1 の発現の実態を明らかにし、耐糖能低下の要因となり得るか検証することを目的とした。２．研究経過及び成果まず、T2DM における CADM1 の発現の実態を明らかにするために、T2DM 膵のパラフィンブロックを病理解剖症例から収集し、ウェスタンブロット法により、CADM1 の発現量や shedding 亢進の程度を解析した。その結果、T2DM 膵（12 例）では対照群（8 例）に比べて、CADM1 の shedding 率が上昇し、CADM1 の全長型の発現量が減少していることがわかった。また、T2DM 膵の免疫組織染色により、対照群の膵島β細胞では CADM1 は細胞膜上に局在しているのに対し、T2DM 群では CADM1 の細胞膜上での発現量は減弱し代わりに細胞質に CADM1 の局在が観察され、T2DM 群では対照群に比べて CADM1 が細胞膜上に局在している膵島β細胞の数が 4 分の 1 程度に減少していることがわかった。次に、上記の T2DM 膵における CADM1 の発現変化と耐糖能低下との直接的な相関性を明らかにするため、生前のヘモグロビン A1c (HbA1c)値を調べ、ウェスタンブロットの結果との相関解析を行った。その結果、CADM1 の全長型の発現量は負に、CADM1 の shedding 率は正に HbA1c 値と相関していることがわかった。以上の結果は、T2DM 膵における CADM1 の shedding 率の亢進は CADM1 の全長型の減少をもたらし、耐糖能低下の一因となることを強く示唆するものであった。最後に、膵島β細胞株 MIN6-m9 細胞において CADM1 の shedding 産物を強発現させたところ、 shedding 産物は MIN6-m9 細胞の細胞質に局在し、TUNEL 陽性のアポトーシス細胞数が上昇することが判った。以上の結果から、CADM1 の shedding 亢進は膵島β細胞のアポトーシスを誘導し、β細胞の減少を介して耐糖能低下に寄与するのではないかと考えられた。これらの成果は米専門誌 PLOS ONE に報告した（Inoue T, Hagiyama M, Yoneshige A, et al. Increased ectodomain shedding of cell adhesion molecule 1 from pancreatic islets in type 2 diabetic pancreata: correlation with hemoglobin A1c levels. PLOS ONE 2014; 9(6): e100988. doi: 10.1371/journal.pone.0100988. )。また、第 104 回日本病理学会総会で発表予定である（井上敬夫、萩山満、米重あづさら２型糖尿病患者の膵島における接着分子 CADM1 は細胞外ドメインの切断が亢進している。第 104 回日本病理学会総会、2015 年 4 月、名古屋）。糖尿病研究では、膵島β細胞からのインスリン分泌不全や末梢組織でのインスリン抵抗性に関して、細胞内伝達異常など分子機構の解明が急速に進んでいる。その一方で、組織病理学的な側面からアプローチした研究は少なく、糖尿病膵島の実態を分子レベルで解析する研究が求められている。興味深いことに、T2DM の発症や進行とプロテアーゼ活性の不均衡化との関連を示唆する最近の報告があり、プロテアーゼを標的とした新たな糖尿病治療戦略が注目されつつある。以前の研究において研究代表者らは、気腫状肺でも CADM1 の発現変化に関して同様の現象を見出している。本研究は、CADM1 の shedding 亢進が 2 型糖尿病発症の一因となることを示唆しており、糖尿病と肺気腫に共通する発症機序として局所におけるプロテアーゼ活性上昇が注目されることとなり、両疾患を含む生活習慣病の領域に新たな研究分野が開拓されるものと期待される。.

(2) ３．本研究と関連した今後の研究計画 T2DM 膵における CADM1 の shedding 率の亢進は CADM1 の全長型の減少をもたらし、耐糖能低下の一因となり得ることを示したが、この CADM1 の発現変化と耐糖能低下との直接的な相関性は未だ明らかではない。研究代表者らのグループは以前の研究において、全長型 CADM1 は膵島細胞間のコミュニケーションを媒介してホルモン分泌に関わることを報告している。このことから、T2DM 膵では全長型 CADM1 の発現低下によってインスリン分泌能が低下し、耐糖能低下につながったのではないかと考えた。今後は、MIN6-m9 細胞において CADM1 の siRNA により全長型 CADM1 の低発現細胞株を樹立し、インスリン分泌能を ELISA 法により検証する予定である。一方で、なぜ T2DM 膵で CADM1 の shedding が亢進しているのかという点が明らかでないため、CADM1 の sheddase である ADAM10 の活性をウェスタンブロットや免疫染色、ペプチド基質による活性測定などにより、膵組織や細胞株において検証する。４．成果の発表等種類（著書・雑誌･口頭）. 発表年月日(予定を含む). PLOS ONE. 雑誌. 2014 年 6 月 25 日. 第 104 回日本病理学会総会. ポスター. 2015 年 4 月 30 日. 発. 表機. 関名.

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