減量時の食欲制御に関する研究と応用

独立行政法人 医薬基盤研究所

緒竹森洋

プロジェクトリーダー

SIK2 を脂肪細胞で高発現するトランスジェニックマウ

言ス（SIK2-Tg）を作製した

肥満は他のメタボリック症候群の病態を悪化させる前４）。理由は不明であるが、外病態状態と考えられている。肥満の療法として運動や食因性の SIK2 は褐色脂肪組織にしか発現しなかった。こ事制限が推奨されているが、実際の生活環境においてはのトランスジェニックマウスを高脂肪食で飼育すると肥肥満の根本的療法は無に等しく、とくに食欲制御が困難満度が強まった。培養細胞を利用した解析から、インスである。高度肥満患者は食欲抑制の目的で外科的に胃をリンは褐色脂肪細胞において熱産生に重要な因子 PGC-切除することで対処することもあり、肥満患者の食欲ス

1a の発現を高めるが、SIK2 の強制発現は PGC-1a の誘トレスの制御は非常に重要な課題である。

導を阻害した。このことから、SIK2-Tg の高脂肪食依存我々は塩誘導性キナーゼ 1（SIK1）を高塩食負荷したラットの副腎皮質から単離した的肥満はインスリン依存的熱産生の異常であると結論し１）た。

。SIK1 は副腎皮質に次に、SIK2 の白色脂肪での役割を検討する目的で、おいてステロイド合成酵素の発現を負に調節していた。
また、腎臓においては Na+ の代謝に重要な役割を演じノックアウトマウスを作製した（SIK2-KO）
。しかし、

２）

ていた

SIK2-KO は高脂肪食にほとんど反応しないばかりか、血。

ゲ ノ ム プ ロ ジ ェ ク ト が 終 盤 に さ し か か っ た こ ろ、液生化学指標も変動は無かった。奇妙なことに、高脂肪

SIK1 にはよく似た別の遺伝子が存在することが示唆さ食（高カロリー食）で肥満にした後に低脂肪食へ移行された。そこでよく似たキナーゼを SIK2 と呼ぶことにしせると、野生型マウスは順調に体重が減少するにも関て cDNA の単離を行った。SIK2 は脂肪組織に特に高いわらす、SIK2-KO マウスの体重減少は鈍かった（図１）。

発現を示し、肥満・糖尿病モデルマウスの脂肪細胞でその過程で、SIK2-KO マウスが肥満後に低カロリー食をは高いタンパクレベルの発現が観察された

３）

与えると過食になり、体重コントロールが不全になるこ。そこで、

45＋/＋ 野生型−/− ＫＯ

35302520週

26週

24週

22週

低カロリー

2018週

16週

14週

週

週

高カロリー

12106週

158週

低カロリー

4週

体重(g)40

図１ SIK2-KO マウスと野生型マウスの体重比較（左） 26 週目でマウスを撮影（右）1竹4

森

LipofectAMIN2000（Invitrogen 社）を利用し、脂肪分WT化処理 3 日目で導入した。アッセイは Promega 社のKO

Dual Luciferase Reporter Assay Kit を利用した。

3摂食量（g/ 週）洋結果
SIK2-KO マウスの高脂肪食摂取による肥満後に低脂肪2食へ戻した際の体重鈍化は摂食量の違いと思われる（図１、２）。マウスは低脂肪食よりも高脂肪食を好む傾向

1があり、高脂肪食を一端摂食させると高脂肪食を選択的に探索し、低脂肪食を摂食させても最低限の摂食量で止0

図2−1123457めることが示唆された。そのため、野生型マウスはヒト8で言う減量効果が顕著に現れている。一方、SIK2-KO マ

高脂肪食（− 1）から低脂肪食（1 〜 8 週）へ移行させた時の 摂食量の計測

ウスは、やはり高脂肪食を好むことには差は無いが、食欲の制御が野生型ほどは顕著では無いため、低脂肪食もそれなりの量を摂食してしまうことが伺えた。とを見いだした。体重減少における最大の原因は摂食量の違いと予想された（図２）。本研究では、SIK2-KO マ

食欲に差が出る他の条件を検索した。その結果、24ウスが低脂肪食飼育下でより多くの餌を摂取する機構を時間の絶食後に再摂食させると、SIK2-KO マスウは野生解明し、ヒトにおける減量の根本的な治療法の開発に役型マウスより摂食時間が長くなった（図３）。SIK2-KO立てることを目的とする。

マスウの血糖値は摂食量に応じて高めに推移した。
また、インスリン値も高めであった。そのため、血糖やインスリンは SIK2 経路を介した食欲抑制には積極的には関与

実験方法
SIK2-KO マウスは（株）プロテインエクスプレス社していないと予想した。摂食抑制には脂肪組織から分泌と共同で作製した。現在は、医薬基盤研究所・実験動されるレプチンが重要であることから血中のレプチン量物研究資源バンクから配布されている。高脂肪食・低を測定した。SIK2-KO マスウのレプチンは野生型マウス

脂肪食はリサーチダイエット社の 60％脂肪食と 10％に比べて遅れて分泌されることが示唆された（図３）。

脂肪食を利用した。レプチン ELISA-kit はシバヤギ社

レプチンの合成・分泌は脂肪組織で起こり、SIK2 はから購入した。レポータープラスミドの細胞導入には脂肪組織で高発現していることから、培養脂肪細胞を利

摂食量

血糖値

0.6WTKO0.5

レプチン値

180WT160KOpg/lmg/dl

g/30 分

300

1200.310020080600.2

100400.10WT
KO1400.4400203060120240

再摂食後の時間（分）003060120

再摂食後の時間（分）

240

0030

図 3 マウスを 24 時間絶食させ、その後再摂食させた時の摂食量・血糖値・血中レプチン量の推移
260120

再摂食後の時間（分）240減量時の食欲制御に関する研究と応用用してレプチン遺伝子のプロモターにおける SIK2 の影の閾値を制御する分子の同定やそのシグナル経路の解明響を検討することにした。SIK2 の作用部位がレプチンは、減量時の食欲ストレスを回避する方法の構築に役立プロモターのいかなる部位に存在するかの予想が付かなつと期待される。その意味で、SIK2 シグナルは肥満にかったため、ヒトレプチンプロモーターとマウスレプ伴って上昇した食欲閾値を摂取カロリーによってリセッチンプロモターの配列の差を上流 5kb までさかのぼりトする役割を果たしているのではなかろうか。別の解析検討した。その結果、上流 250bp までさかのぼるとヒでは、マウスの SIK2 の発現は加齢に伴って増加する。

トーマウス間で保存度が殆ど観察されなくなるが、ヒトマウスもヒトも加齢にともなって基礎代謝は落ちるた

1.8kb 上流の 500bp とマウス 3kb 上流の 500bp は非常め、身全体が必要とするカロリーも加齢に伴って低くなに高い相同性を示していた。そこで、ヒトの 2kb のプるはずである。必要なカロリーが下がることにより発生ロモターと 1.5kb のプロモターのレポーターを作製し、する余剰な食欲を押さえ込むために SIK2 の発現が上昇

脂肪分化 3 日目の成熟中の脂肪細胞へ SIK2 の強制発現し、レプチンの産生を増強させている可能性がある。

ベクターと伴に導入することにした。

SIK2-KO マウスが高脂肪食摂取時にむしろ体重に差がSIK2 強制発現はレプチンプロモターの活性には大きつかなかった現象は、飽食時には SIK2 シグナルがもとくは影響しなかった。しかし、培地中のグルコース濃度もと機能していないものと考えられる。先の SIK2-Tg はを 1/5 に、そして脂肪分化誘導効果のあるインスリン恒常的活性型 SIK2 を強制発現させた。そのため、高脂を培地から除くとレプチンプロモター活性が低下する

肪食摂取時に特に差が顕著であった。ただし、発現部位が、その低下は SIK2 の高発現で減弱された。すなわち、が白色脂肪ではなく、褐色脂肪であったため、熱産生のSIK2-KO マウスを 24 時間絶食させて、血糖値とインス異常という表現型に行き着いたものと予想される。

リンを下げた様な状況を培養細胞で構築すると、レプチ

ヒトを含め野生に生息する動物の食欲は季節に大きくンの発現量が SIK2 に依存することを再現できたことを左右されるものと考えられる。マウスは一定の環境で飼示唆すると考えた。

育されており、食餌が欠乏する危機も存在しない。野生

こ れ ま で の 解 析 か ら SIK フ ァ ミ リ ー キ ナ ー ゼ は、動物が餌の不足する冬場でも収穫期の秋同様に高い食欲TORC と呼ばれる転写共役因子をリン酸化し失活させるを維持していると、残っている餌を早期に食べ尽くし5)ことで、その標的転写因子 CREB の活性を低下させる 。

餓死してしまうと予想される。冬眠が体温を下げ活動量

その他、ヒストンデアセチラーゼをリン酸化し、やはを低下されることで体内エネルギーの温存に繋がるようり、失活させることで、MEF-2c 等の転写因子は逆に活に、食欲のコントロールも個々の動物種やその集団が過６）。そこで、レプチンのプロモター活性にお酷な冬場を生き抜くための重要かつ進化的に淘汰・確立

いて TORC や HDAC の関与を検討した。その結果、こされた機能であってもおかしくはない。その視点から、

れらの転写関連因子はレプチンの発現には関与していな飢餓ストレス応答転写因子 FOXO が食欲に関係した意かった。ちなみに、TORC や HDAC は肝臓において絶食義は大きいと思われる。しかし、実験用マウスにおいて時に活性化する因子である。そこで、別の絶食関連因子

は自然環境から隔離され実験室内で飼育された期間があFOXO に着目した。FOXO の強制発現はレプチンプロモまりにも長い。その意味で、SIK2-KO の表現型が特定のター活性を低下させ、SIK2 の強制発現での低下が弱め条件下でしか現れなかったのはやむを得ないのかもしれられた。このことから、摂食や低血糖・低インスリンはない。今後は、ヒト遺伝子の多型解析や、野生マウス等FOXO を活性化することで、レプチンの発現を負に制御へ KO された遺伝子を導入することで、本来の食欲調節するが SIK2 は FOXO の活性を弱めるため、レプチンの機構への SIK2 の関与の解明を行ってみたい。

性化される極端な低下が起こらないものと予想される。
要考

約
脂肪細胞に高発現するタンパクリン酸化酵素 SIK2 の察
我々はいったん太るとなかなかやせることができな

KO マウスに観察される独特の摂食行動に関して検討をい。一つの理由として、加齢に伴う筋肉（力）の低下におこなった。SIK2-KO マウスは高カロリー（高脂肪）食よる基礎代謝の低減が挙げられる。しかし、食欲をコンを摂取した後に、低カロリー食へ移行させると野生型マトロールできない点もかなりな原因と予想される。食欲ウスに比べて食欲が亢進してしまう傾向にあった。
また、
3竹森

同様な傾向は 24 時間絶食の後の再摂食時にも観察され

洋文

献1) Wang Z et al,: FEBS Lett, 453, 135-139, 1999

た。この SIK2-KO マウスの食欲の差は脂肪組織から分

2) Sjostrom M et al,: PNAS , 104, 16922-16927, 2007

泌される食欲抑制ホルモンレプチンの分泌が遅れること

3) Horike N et al,: J. Biol. Chem , 278, 18440-18447, 2003にあることが示唆された。また、FOXO がレプチンの発

4) Muraoka M et al,: Am J Physiol Endocrinol Metab , 296, E1430-1439,

現に関与している可能性が示唆された。ヒトの減量時の2009
5) Screaton R et al,: Cell , 119, 61-74 2004

食欲ストレスを軽減する方法の基盤構築に重要であると

6) Berdeaux R et al,: Nat Med , 13:597-603, 2007

考えられる。
謝

成果発表

辞Uebi T, Tamura M, Horike N, Hashimoto YK, Takemori H

本研究は財団法人三島海雲記念財団の平成 21 年度学

Phosphorylation of the CREB-specific coactivator TORC2 at Ser307

術研究奨励金によって行われたものです。助成していた

regulates its intracellular localization in COS-7 cells and in the mouseliver. Am J Physiol Endocrinol Metab . (2010) in press

だきました財団法人三島海雲記念財団に深謝致します。

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