インスリン受容体とその臨床的意義　：　第1編　小児肥満症におえる高脂血症および耐糖能異常の合併とインスリン受容体の変化

頁 821-826 昭和59年9月

〔 原 著 〕

インスリン受容体とその臨床的意義

第

1

編

小児肥満症における高脂血症および耐糖能異常の合併と

インスリン受容体の変化

根 本

東京女子医科大学第二病院小児科(部長.草川三治教授〉

れ 文

同 博 ( 受 付 昭 和59年6月14日〉

Clinical Studies of Insulin Receptor (1) Insulin Receptor in Obese Children with

Hyperlipidemia and Glucose Intolerance Hirobumi NEMOTO

，

M.D.

Department of Pediatrics (Director: Prof. Sanji KUSAKA W A) Tokyo Women's Medical College Daini Hospital

Insulin receptors in erythrocytes of obese children were determined to study the relationship between insulin binding level and complication in such children.

In the obese without glucose intolerance and hyperlipidemia， insulin binding and obesity index were found to be correlated well (Y=7.428 -0.0252X， r= -0.7214， p<O.OI)， likewise insulin secretion was correlated well with insulin binding (Y=8.043 - 0.0707X， r= -0.7777， p<O.OI) and obesity index (Y=11.09

+

0.2941X， r=0.5417， pく0.01).The reduced binding level was due to decreased numbers of

insulin receptor.However， obese children with hyperlipidemia or glucose intolerance were often deviated from the above regression lines. Following weight reduction by diet control， these findings were improved in almost all cases along the regression lines in the obese without hyperlipidemia or glucose intolerance. These patients were speculated to be complicated by the receptor and postreceptor defects because they have very high level of insulin secretion in relation to their obesity indexes or extremely high obesity index. Insulin binding studies are very useful in the estimation of abnormal insulin metabolism in obese children. 緒 自 インスりン等のポリペプタイドホルモンの作用 発現の第一歩は，標的細胞の細胞膜上に存在する 受容体に結合することである.近年インスリンの 場合は，主に肝細胞細胞膜，胎盤組織，脂肪細胞 より抽出されたインスリン受容体を用いて，その 生物化学的な性状が検討されてきた1)-へその後， インスリン受容体は単核球ベ赤血球5)にも存在す ることが報告され，またその生物化学的な性状も 肝細胞や胎盤組織より得られた結果と近似してい ることから， これらの細胞壁における受容体の測 定が臨床的にも応用されてきている.Kahnらの 報告したインスリン抵抗性糖尿病(TypeA， Type B)はインスリン受容体異常症の代表例であり，イ ンスリン受容体およびその関連機序解明に有力な 情報を与えてくれている6)7) 821

2 赤血球におけるインスリン受容体の測定法は， 1977年 Gambhirらにより報告された8) この方法 によれば，比較的少量の血液で測定でき，小児科 領域においても応用可能と思われる.今回，著者 は小児肥満症を質的に検討し，その合併症予防に 役立てるために患者の早朝空腹時のインスリン 受容体を測定し，合併症やその後の経過と比較検 討した. 対 象 小児肥満症例51名， うち男42名，女 9名で年齢 は10-15歳である.患児のうち 20名は，動脈硬化 指 数 ( 総 コ レ ス テ ロ ー ル HDLコレステロー ル)-.;-HDLコレステローノレ=動脈硬化指数 (Ath -erogenic 1ndex : A.I.)で3.5以上の高脂血症を， また

7

名は高脂血症にさらに

I

I

型糖尿病(インス リン非依存性糖尿病〉を合併していた.検査は， 前日夜9時より経口摂取を中止し， 12時間以上の 飢餓の後，へパワン採血し測定に供した. インスリン受容体の測定 1.試薬 1)125_{1_インスリン 特異活性約130μC}

i

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_μg 2)精 製 ブ タ イ ン ス リ ン 生 物 学 的 活 性26.2 IU/mg 3) bu百erG (50mM Hepes

，

50mM Tris

，

10 m M MgC12， 2mM EDTA， 10mM dextrose， 10 m M CaC12， 50mM NaCl， 5mM KCl， 0.1%牛血清 アルブミンを含む.) 4)n-フタル酸ブ、チル 5)リンフォプレイプ(リンパ球分離液〉 2. 測定方法 へパリン採血した後，リンパ球分離液を用いて， 単核球を除去し赤血球をbufferG ~こ浮遊させる. さらに濃度を4.4X109_{/mlに調節する.調整した} 赤血球浮遊液400μlに，約400pgの125_{1-インスリ} ンを加え，更にbufferGを加えて総量500μlとす る.その後 3時間半， 150 Cに保つ.あらかじめ

o

oCに冷しておいた n-フタル酸ブチル200μlおよ びbu任erG 200μlの上に， 150 Cに保っておいた赤 血球浮遊液200μlを重層する. 10， OOOrpm， 3分間 遠沈後， freeの状態の 125_{1-インスリンを混じた} buffer G層，および分離液である n-フタル酸ブチ ル層を除き，赤血球沈誼をカウントする.また非 特異的結合を調べるため，検体を150

C

に保つ際に インスリン100μ1

C

l

mg/mむを加え，同様に測定 する.このカウントを非特異的結合とし，総結合 量から非特異的結合量を差し引き，特異的結合量 を 算 出 し た . さ ら に こ の 特 異 的 結 合 量 を ， 加 えた125_{1-インスリンのカウントで割算し，加えた} 125_{1 -インスリンに対する百分率で表現した.} 結 果 1.正常対照群での早朝空腹時におけるインス リン結合率 承諾の得られた糖代謝および内分泌学的に特に 異常を認めない小児例 (10-15歳) 5名で8.46士 0.56%，成人例 (25-30歳) 7名で8.34士0.66% と有意差はなかった.また同一人物3名を数日か ら1週間間隔で数回にわたり早朝空腹時の血液で 測定したが，大きな変動はなかった.

2

.

インスリン結合率に対する肥満の影響(図 1， 2) 耐糖能異常や高脂血症を有しない肥満小児例24 名においては，インスリン結合率は肥満度と負の 相関を認めた(Y=7.428-0.0252X，r二 0.7214， p<O.01).しかし高脂血症を有している症例にお いては，肥満度に比して著明に低下しているもの が20名中 5名存在した.これらの 5名の早朝空腹 時のインスリン値(IRI)および経口糖負荷時の総 イ ン ス リ ン 量 得1RI)をみると， 1R1 = 32， 40， 30， 37， 17μIU/ml，またた ~1R1= 1055， 980， 555， 687， 443μIUと 5名中 4名で高値であった.耐糖能異 常と高脂血症を認めた

7

名では，インスリン分泌 が高度なものと低分泌なものがあり一定しなかっ た

3

.

インスリン結合率に対する高インスリン血 荏の影響(図1，2) 耐糖能や脂質代謝に異常を認めない24名におい ては，インスリン結合率と早朝空腹時でのインス リ ン 値 は 負 の 相 関 を 示 し て い た (Yニ8.043 0.0707X， r= -0.7777， p<O.01).一方，高脂血症 やさらに耐糖能異常を合併している症例，特に高 インスリン血症が非常に高度(IR1で、50μIU/ml 以上，ヱ1R1で、800μIU以上〉な症例では，期待値

-822-12 51-lnsu!ln bound 10~ゐ (YzZ俳 0.0252X r=-0.7214 Pく0.01

一

・工、.~--

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50 ¥00 ¥50%

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besltyIndex 1251_insulin bound

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E -r b o o J 1 25 50 75μIU/mR IRI in fasting ヱIRI t ¥000 μ¥U 500 (向7.07+6 附~.01) r=0.7011 pく0.01) 50 ¥00 ¥50% obeslty index 図1 高脂血症や掃す糖能異常を認めなし、小児肥満症に おける肥満度， インスリン結合率，インスリンイ直の 相互関係 程は低下していなかった.同じレベルの高インス リン血症を合併している症例でも耐糖能や脂質代 謝に異常を認めない場合は，著明に低下していた.

4

.

インスリン分泌に対する肥満の影響(図

1

， 2 ) 耐糖能や脂質代謝に異常を認めない24名におい て，早朝空腹時のインスリン値と肥満度を検討し てみると正の相闘を認めたcy=11.09+0.2941X， r=0.5417， p<O.Ol).また経口糖負荷時での総イ ン ス リ ン 分 泌 量 で も 同 じ 結 果 で あ っ た cy= 77 .07+6.0766X， r=O. 7011， p<O.Ol).しかし肥 満度40%以下と比較的軽度な症例でも耐糖能や脂 質代謝などに異常を認めた7例中6名では， IRI で25μIU/ml以上，ヱIRI、で500μIU以上と高イン スリン血症を認めた.一方， これらに異常を認め ない同じ程度の肥満度の症例13名中， ~IRI 500 μIU以上を呈した例はなかった. 1251-insulin bound % 10 -合構症屯:L O高 脂 血 症 ム高脂血症十耐糟能異常 ~O .竺担。炉 8. - n

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besityindex 100 1251_insulin bound 町 九~

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-合併症なL O高 脂 血 症 ム高脂血症+耐糖能異常 25 50 75μIU/mR IRIin fasting ヱIRI 1000 μIU

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50 100 150% obesity index 図2 小児肥満症における肥満度，インスリン結合率， インスリン値の相互関係 5. Scatchard解析の変化9) 耐糖能や脂質代謝に特に異常を認めない肥満症 例で，インスリン結合率の低下を認めた

4

名にお いて，Scatchard曲線を検討した.正常人8名に比 して曲線は左方に移動しており，インスリン結合 率の低下は，主に受容体数の変化によるもので あった.

6

.

体重減少によるインスリン代謝への影響 入院加療を行なった症例は， 600-800Cal/日の 食事制限療法と運動を約

1

カ月間続けた.外来で 治療した症例は， 1，000-1， 200Cal/日の食事療法 を行なった.体重減少に成功した症例で、も糖代謝 や脂質代謝の異常の有無により，その後の経過は 異なった(図3).インスリン分泌は，耐糖能異常 まできたした症例群をのぞき，低下傾向を認めた. その低下も，高脂血症を合併した症例で、は合併症

823-4 AU n u o ﹂_υ n u ' n u sV1 n 5 2 -合併症品:L O高 脂 血 症 ゐ高脂血症十耐糖能異常 50 100 150% llRI 1000 μIU 500 -合併症なL O高 脂 血 症 ム高脂血症+耐糖能異常 50 100 150ちも obesity index 図3 体重減少によるインスリン分泌およびインスリ ン結合率に対する影響〔直線は，単純性肥満群での 相関直線〕 のない群での相関直線に近づくか，または並行し て低下してし、く.一方，インスリン結合率の方も 同様に合併症のない群での相関直線に近づくか， ほぽ並行して上昇した.特に入院加療をした症例 群では，約1カ月後にはほぼ全例で体重減少に成 功し，耐糖能異常や高脂血症などの臨床症状の消 失または軽減が観察された.高脂血症に耐糖能異 常を合併した

1

例では，病初期インスリン分泌が かなり悪かったが，体重減少とともにインスリン 分泌は上昇し，結合率はむしろ低下したが，動き としては相関直線に近づいた.一方，体重はやや 減少したが，耐糖能異常を後になって合併した例 では，その時点でインスリン分担、は非常に允進し， 相関直線から大きくずれた.更に体重が減少し合 併症が消失した時点では再び相関直線に近づい た 考 察 小児の肥満症においても， しばしば高インスリ ン血症，耐糖能異常，高脂血症等，種々の異常を 合併する.従来，肥満症の治療は体重にのみ重点 がおかれるきらいがあり，合併症は体重さえ減少 すれば軽快するものと考えられていることが多 い.しかし成長期にある小児に対し，厳格な食 事制限療法を行なうことは，本人に対しても，ま た周囲の人々に対しても大変な苦痛となる.そこ で，肥満症をより細かく調べ， どういった肥満症 がきちんとした治療および医学的管理を要するか を検討する必要がある. 今回，筆者はインスリン代謝を中心に肥満症を 分析し，同症の質的な分類を試みた.当科肥満外 来では，山崎らの算出した10)年齢別身長別理想体 重を肥満度0%として，患者の体重を肥満度に直 して表現しているが，一応+20%以上の肥満度の ものを肥満症と考えている.それ以下のものは， 栄養指導程度で様子を見ており，今回の対象には 含めなかった. 肥満度で十20%から十40%未満，十40%か ら + 60%未満， +60%以上のものの3群に分けて，高脂 血症や耐糖能異常の有無を検討した.しかし，肥 満度40%未満の群にも合併症を有する例があり， 初診時の体重や肥満度では，必ずしも合併症の有 無を推測できない様である.そこで，肥満症に頻 発する高インスリン血症に注目し，インスリン代 謝の異常の有無を検討した.早朝空腹時および経 口糖負荷試験の際にインスリン値，インスリン受 容体結合率を調べた.その結果，初診時の耐糖能 異常や高脂血症の有無により，インスリン値やイ ンスリン受容体結合率はかなり異なっていた.そ こで， これらの合併症のないもの，高脂血症を合 併したもの，さらに高指血症および耐糖能異常の 両者を合併したものの3群に分けて検討した.こ れらの合併症のない群での解析では，肥満度とイ ンスリン分泌は，早朝空腹時，および糖負荷時の 総インスリン分泌量ともに正の相闘を示した(r= 0.5417，rニ 0.7011).また，肥満度とインスリン結 合率では，負の相関を示した(r二 一0.7214).イン スリン値とインスリン結合率では，同様に負の相 関を認めたCr=-0.7777).これらの所見は，いわ ゆるインスリンによるdownregulationll)による ものと思われる.また，Scatchard解析による検討 では， これらの変化は主に受容体数の変化で、ある ことも，インスリンUこよる downregulationによ ← 824←

るものであることを裏づけている. 一方，高脂血症や耐糖能異常を合併している症 例では，合併症のない群で認められた肥満度，イ ンスリン分泌，インスリン結合率の相闘が必ずし もあてはまらない例が多い.これらの症例の異常 をすべてインス Fンによる downregulationのみ で説明するのは難かしい.Koltermanらは，高度 な 肥 満 症 例 を 対 象 に し ， euglycemic glucose clamp法 を 用 い てpostreceptorレベルでの異常 を検討した12) 彼等は，肥満症が非常に高度な場 合，受容体のみならずpostreceptorレベルで、の異 常を合併していたと報告している.またII型の糖 尿病においても同様であった13) インスリンの作 用機序については，受容体と結合した後の機序は まだ充分には解析されていない.しかし，インス リンの受容体結合以後の段階をpostreceptorレ ベルの異常と総合的に考えると説明しやすい. postreceptorレベルで、の異常が高度になれば，受 容体結合率の方は，代償的に低下が少なくなるの かも知れない. 食事療法により，体重が減少した症例の経過を 追ってみると，インスリン分泌や結合率は，耐糖 能異常や高脂血症のない群での相関直線に近づく 様に変化してし、く.このことは， postreceptorレ ベルで、の異常が，高インスリン血症が軽快するに 従って消失してくることを推測させる. 結 語 肥満度

+20%

以上の肥満症例51名を対象にし， 以下の結果を得た. 1)耐糖能や脂質代謝に異常のない症例におい ては，インスリン結合率と肥満の程度は負の相関 (r= -0.724)，インスリン分泌量と肥満の程度で は正の相関(r=0.7011)，インスリン分泌量と結合 率では負の相関 (r二 一0.7777)を呈していた.こ れらは，主に受容体数の減少によるものであり， insulin down regulationの 関 与 が 主 で あ る と 思 われた.

2

)

耐糖能や脂質代謝に異常を認めた症例にお いて，合併症のない症例群での相関直線からかな りはずれる症例がし、た.これらの症例は，肥満度 に比べて，インスリン分泌量が非常に高度である か，肥満度が非常に高い症例であった.これらの 症例においては， postreceptorレベルで、の異常の 合併が疑われた. 3) 食事療法により，体重が減少した例では，ほ とんど全例で合併症のない群での相関直線に近づ くか，または並行して所見が良くなっていた. 稿を終るにあたり，御指導と御校聞を賜った東京女 子医科大学小児科学教室福山幸夫教授，ならびに同大 学付属第二病院小児科草川三治教授，村田光範教授に 深謝致します. 〔本研究の要旨は， 日本内分泌学会第56回総会およ び第7回国際内分泌学会において発表した.) 本研究は，昭和57年度文部省科学研究費奨励A (N 0.57770669)，昭和58年度文部省科学研究費奨励A (N o. 58770705)の援助を得た. 文 献 1)Cuatrecasas

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