血管作動物質とインスリン/インスリン抵抗性の相互作用およびカルシウム摂取の効果
一一中間報告一一
東京大学医学部老年病学教室

大内 尉義

研究テーマ
血管作動物質とインスリン/インスリン抵抗性の相互作用およびカノレ、ンウム摂取の効果一一細胞内 Cど+代謝からの検討

はじめに高血庄と肥満、耐糖能異常ないし糖尿病が高頻度に合併することはよく知られており、この病態が SyndromeX として注目されているが、その機序は不明であった。これらはいずれも動脈硬化の危険因子であるが、それらが併存していると心筋梗塞、脳梗塞などのリスクが飛躍的に高まることから、その病態を解明することはきわめて重要と考えられる。最近、高血圧者に高頻度に糖代謝異常の存在することが明らかにされ、高インスリン血症が共通の病因として注目きれている。また肥満が高インスリン血症を伴うこともよく知られている。インスリンが昇圧的に働く機序については、腎尿細管での Na+の再吸収の尤進、交感神経活動の克進、細胞膜の Na+‑H+交 換 の 充 進など種々の説が提出されているが、いまだ十分解明されていない。
一方、この高インスリン血症は組織レベノレでインスリン抵抗性が存在することを示すものであるが、インスリン自体ではなく、このインスリン抵抗性の存在が高血圧との関連で重要である可能性もある。そこで、本研究は、インスリンおよびインスリン抵抗性の、高血圧の発症、維持における役割とその機序を主として廊管作動物質の血管壁細胞内 Ca++代謝に及ぼす影響という観点から検討し、さらにカルシウム摂取な

nterventionが、それらにどのような影響を及ぼすかを検討することをど食餌による i目的としている。

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研究インスリンの血管弛緩作用とその機序【目的】

まず、インスリンが血管収縮および血管平滑筋細胞内 Ca濃度 ([Ca++ji) に対してどのような作用を有するのか、またその機序について検討した。

【方法】

ラット大動脈ラセン条片に Fura‑2を負荷し、平滑筋あるいは内皮細胞内 [Ca++jiと張力を同時測定した。

or‑epinephrine(NE)5x1
O‑8M存在(1)内皮保存および剥離標本を用い、静止時および nと収縮張力を同時測定した。 (2)内皮依存性弛緩に下でインスリンを投与し、 [Ca+ ji十

ついては、インドメサシン前処理、および EDRF合成酵素阻害剤の L‑NG‑monomethyl‑arginine(L‑NMMA) の後投与の作用を検討した。

【結果】(1)内皮保存および剥離のいずれの標本でも、 NE による収縮はインスリン 1~100mUの累積投与により濃度依存性に弛緩した。インスリン投与約 20分後の弛緩の程度を比較したところ、内皮剥離標本でのインスリン 100mUによる弛緩は約 18%であったのに比べ、内皮保存標本では約 72%(p<0.001)と有意に大であった。これらの弛緩作用は平滑筋 [Ca++jiの減少を伴っていた。静止状態の内皮保存標本にインスリン 200mUあるいは Acetylcholine1
O‑5M を投与したところ、内皮の [Ca++jiの上昇および静止張力の下降を認めたが、内皮剥離標本ではいずれの反応も認めなかった。

(2)インド5分前処理により、内皮依存性弛緩は変化しなかった〔前 76%、後80%)。さメサシン 1
らにインスリン投与 10分後に L‑NMMA 1O‑5M を投与すると弛緩反応は完全に消失し0分後に L‑NMMAを投与すると約 20%の回復しか見らた。しかし、インスリン投与 4れず、インスリンの投与後、時間経過と共に血管平滑筋に対する直接抑制作用が強くなることが示唆された。

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【総括】

本研究より、 (1)インスリンは内皮依存性および非依存性の血管弛緩作用の両方を有2)インスリンの内皮依存性弛緩作用は内皮細胞 Ca濃度の増加と EDRFのすること、 (遊離を介すること、 (3)インスリンの血管弛緩作用は平滑筋細胞内 Ca量の減少を伴うことが示された。

研究 E ・インスリン持続投与ラットにおける血管平滑筋細胞内 Ca濃度および発生張力に関する検討【目的】

研究 Iにより、インスリンは内皮依存性および非依存性の血管拡張作用を有することが判明したが、この実験で用いたインスリンの濃度は生理的範囲を大きく逸脱しているため、実際に生体内で起こり得る濃度のインスリンが血管平滑筋細胞内 Ca濃度および発生張力にどのような影響を及ぼすかを検討した。

【 方 法15週齢の雄性 Wistarラット 20匹を 2群に分け、インスリン投与群(I群〉に 3U/kg/dayのインスリンを浸透圧ミニポンプにて 4週間皮下に持続投与し、対照、群 (C群〕に同量の B
alancedsaltsolution+1% BSAを投与した。投与後、経時的に体重、血圧 (taikuff法〕、血糖値、血中 immunoreactiveinsulin(IRI)濃度を測定した。インura‑2スリン投与 4週後に胸部大動脈を摘出、内皮を剥離後、ラセン条片を作製し、 Fを負荷後、 [Ca++jiと収縮張力を同時に測定した。

【結果】(1)インスリン投与 4週後の体重、血圧は両群で同等であった。血糖値は 11洋で若干

2土 2vs.
96i:1r
昭 /dl)。血中 IRI濃度低い傾向があったが有意差を認めなかった(10は C群に比べ I群で有意に高かった (21土 6vs.
135土 9μU/ml)o (2)静止時 [Ca++jは C群に比1‑1群で軽度ながら有意に低かった (35.
8土 2.
8vs.
30.
5土 2.0%、p<0.05)。

‑208←25mMKCIによる [Ca++jiの上昇は 59.
3土 3.4%に対し 50.2:t2.2%、収縮張力は 43.
5.
6土1.8% (pく 0.
05) と I群で有意に低かった。 Phenyle‑phrin2土2.4%に対し 2←e(PE) による反応については、 1群で発生張力の減弱 (ED.47土 0.38X 10‑8M50: 1.
51x1Q‑8M) とともに、 [Ca++jiの上昇も低下した。このように、これら
vs.
5.
17土0Ca++ji→張力関係は変化しなかった。の用量作用曲線は右に偏位したが、 [【総括】インスリンの持続投与により生体に実際に起こり得る程度に増加した IRI濃度でも、血管平滑筋内の静止時 [Ca++jiの減少、また、 KCI、PEによる [Ca++ji上昇と発生張力の抑制が起こることが示された。きらに、 PEに関しては、インスリンは血管平ナ感受性などその収縮機構に影響せず、 PEによる [Ca++ji
上昇を滑筋収縮蛋自の Ca+低下させることにより発生張力を抑制することが示唆された。

研究 E ・インスリン抵抗性を有する Z
ucker肥満ラットにおける血管平;骨筋細胞内 Ca濃度および発生張力に関する検討【目的】

研究 Eにより、生理的に起こり得る濃度の高インスりン血症では、血管平滑筋内の静止時 [Ca++jiの減少、また、 KCI、PEによる [Ca++ji
上昇と発生張力の抑制が起こ

ucker
肥満ラットにおけるることが示されたので、次に、インスリン抵抗性を有する Z
血管平滑筋細胞内 Ca濃度および発生張力に関する検討を行なった。

【方法】

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週齢の雄性 Zucker
肥満Cfatty) ラット (ZF群〉の大動脈ラセン条片に研究 I、 Eと同様に Fura‑2を負荷し、 KCI、 PE、セロトニン (5‑HT) 投与による平滑筋内[Ca++jiと張力の変化を同時測定した。対照として同週齢の Zuckerleanラット (ZL群)を用いた。一部のラットについては 18時間絶食の後、 3g/kgのグノレコースを経口負荷することにより糖負荷試験 (OGTT) を行なった。

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【結果】

(l)ZF群は ZL群に比べ、体重は有意に大であり (450土 11vs.
2
57土 7g、p く 0.
001)、

1:3vs.103土 2阻
観血的に測定した平均血圧もわずかであるが有意に高かったCl17:Hg， p<0.01) (2)Z
F群の空腹時血糖、血祭 I
R
I濃度は ZL群に比べ有意に高く〔それ0ぞれ 129土 3vs.
85:1:3mg/dl， p<0.001;308土 47vs.
13土 lμ U/ml，p<0.001)、

OGTTでも ZF群のそれらは著しく高値を示したロ (3)ZF群のラットの大動脈の、5KCI (5.
4‑65.
4 mM)、PE (1O -9~ 1O‑55M)、 5~ HT C1 o-g~ 1O‑M) による発生張力および [Ca++jiの上昇の程度は、 ZL群に比べ著しく冗進し、用量作用曲線は左に偏位していた。それぞれの最大反応の程度は両群で同等であった。また、 [Ca++jiー張力関係はいずれも変化しなかった。

【総括】
以上の結果より、 Zucker肥満ラットでは、高インスリン血症があるにもかかわら骨ず、研究 Eで得られた結果とは逆に、種々の血管作動物質に対して、張力発生、平i筋内 [Ca++ji
上昇とも允進していた。したがって、高インスリン血症よりもむしろインスリン抵抗性の存在が、 SyndromeXにおける高血圧の発症機序に重要であると考えられた。

なお、 Zucker肥満ラットの入手が予想以上に時間がかかり、また、数も限られていたため、研究計画 N ;Ca摂取の Zucker肥満ラットにおけるインスリン抵抗性におよほす効果に関する検討は、次に Zuckerラットが入手できる本年 7月に行なう予定である。

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