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ヒト膵β細胞量調節機構に関する包括的検討
Regulation of human beta cell mass
税所, 芳史(Saisho, Yoshifumi)
山田, 健人(Yamada, Taketo)佐藤, 誠治(Sato, Seiji)
稲石, 淳(Inaishi, Jun)
村上, 理恵(murakami, Rie)
北郷, 実(Kitago, Minoru)
2018
科学研究費補助金研究成果報告書 (2017. )本検討の目的はヒト(日本人)でのβ細胞量の生理的, 病的変化を明らかにし, その調節機構を解明することである。我々は剖検膵標本および膵摘出術を施行された患者の膵組織を用いて,日本人における膵α・β細胞量の肥満や糖尿病における変化を検討し,2型糖尿病ではβ細胞量が46%減少していることを報告した(J Clin Endocrinol Metab 2016)。また動物では膵内脂肪蓄積がβ細胞障害を惹起することが示されているがヒトではその関与は少ないことを報告した(J Clin Endocrinol Metab 2017)。
Aim of the study was to explore physiological and pathological regulations in beta cell mass inhumans (Japanese). We have examined effects of obesity and diabetes on alpha and beta cellmass in humans and found a reduction in beta cell mass by 46% in Japanese patients with type 2diabetes (Inaishi J et al. J Clin Endocrinol Metab 2016). Deleterious effects of pancreatic fat
accumulation on beta cell has been shown in animal studies, which is postulated as a cause oftype 2 diabetes development. By examining human pancreas, we have shown that intra-pancreatic
fat accumulation has little effect on beta cell mass and glucose intolerance (Murakami R et al. J
Clin Endocrinol Metab 2017).
研究種目 : 基盤研究(C)(一般)
研究期間 : 2015～2017
課題番号 : 15K09399
研究分野 : 内分泌代謝学
Research Paper
https://koara.lib.keio.ac.jp/xoonips/modules/xoonips/detail.php?koara_id=KAKEN_15K09399seika

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２版

様式

Ｃ−１９、Ｆ−１９−１、Ｚ−１９ （共通）

科学研究費助成事業

研究成果報告書
平成 ３０ 年５ 月 １４ 日現在

機関番号： ３２６１２
研究種目： 基盤研究(C)（一般）
研究期間： 2015 〜 2017
課題番号： １５Ｋ０９３９９
研究課題名（和文）ヒト膵β細胞量調節機構に関する包括的検討

研究課題名（英文）Regulation of human beta cell mass研究代表者
税所芳史（Saisho, Yoshifumi）

慶應義塾大学・医学部（信濃町）・講師

研究者番号：９０３２７５１０
交付決定額（研究期間全体）：（直接経費）

3,700,000 円

研究成果の概要（和文）：本検討の目的はヒト（日本人）でのβ細胞量の生理的、病的変化を明らかにし、その調節機構を解明することである。我々は剖検膵標本および膵摘出術を施行された患者の膵組織を用いて、日本人における膵α・β細胞量の肥満や糖尿病における変化を検討し、2型糖尿病ではβ細胞量が46%減少していることを報告した（J Clin Endocrinol Metab 2016）。また動物では膵内脂肪蓄積がβ細胞障害を惹起することが示されているがヒトではその関与は少ないことを報告した（J Clin Endocrinol Metab 2017）。

研究成果の概要（英文）：Aim of the study was to explore physiological and pathological regulations
in beta cell mass in humans (Japanese). We have examined effects of obesity and diabetes on alphaand beta cell mass in humans and found a reduction in beta cell mass by 46% in Japanese patientswith type 2 diabetes (Inaishi J et al. J Clin Endocrinol Metab 2016). Deleterious effects ofpancreatic fat accumulation on beta cell has been shown in animal studies, which is postulated as acause of type 2 diabetes development. By examining human pancreas, we have shown that
intra‑pancreatic fat accumulation has little effect on beta cell mass and glucose intolerance(Murakami R et al. J Clin Endocrinol Metab 2017).

研究分野： 内分泌代謝学
キーワード： 糖尿病

2型糖尿病

β細胞量肥満日本人膵内分泌細胞組織学

様 式 Ｃ−１９、Ｆ−１９−１、Ｚ−１９、ＣＫ−１９（共通）１．研究開始当初の背景確立された方法を用いて行う（Saisho, Diabetes

近年、1 型、2 型糖尿病ではともに膵β細胞量が減少していることが報告され、β細胞の障害が糖尿病に共通した病態であることが強く示唆されている。したがってβ細胞量の回復は 1 型、2 型糖尿病の治癒につながる可能性があるが、ヒトでのβ細胞量についての系統的な検討はこれまでほとんどされていない。

Care 2013 and Kou, JCEM 2013）。

２．研究の目的
本研究の目的は、日本人の剖検膵標本を用いて、肥満、加齢、ステロイド投与、糖尿病などによるインスリン抵抗性下での生理的・病的なβ細胞量の変化について詳細に検討を行うことで、日本人における内因性β細胞再生能を明らかとし、2 型糖尿病の発症予防、根治療法の手掛かりを探ることである。また、外科での膵摘出標本を用いて、β細胞量と耐糖能・インスリン分泌能との関連についても明らかとする。
３．研究の方法剖検膵標本を用いて日本人非糖尿病者におけるβ細胞量およびβ細胞ターンオーバーを主に免疫染色を用いて測定し、様々なインスリン抵抗性存在下での変化、すなわち加齢や肥満による生理的変化、またステロイド投与下による変化を明らかにする。また、日本人２型糖尿病患者におけるβ細胞量の減少およびβ細胞ターンオーバーの変化について、年齢、BMI をマッチさせたコントロールを用いて明らかにする。β細胞の質的変化として酸化ストレスマーカー、小胞体ストレスマーカー、β細胞特異的転写因子/蛋白、インクレチン受容体発現の変化についても検討を行う。さらにβ細胞以外の内分泌細胞の変化（α細胞、δ細胞、PP 細胞）についても検討し、ヒトにおける膵内分泌細胞の生理的・病的変化を明らかとする。さらに同様の検討を外科での膵摘出症例の膵標本でも行い、β細胞量とインスリン分泌能との関連について明らかとする。さらにβ細胞量に関わる因子を明らかとするため、膵内脂肪蓄積、膵実質の線維化、アミロイド蓄積、膵血管密度などについても組織標本を用いて形態学的検討を行う。
【β細胞面積】各症例より 5μm の膵切片を作成、インスリン染色（インスリンおよび Hematoxylin）を行う。切片全体をスキャンした後、解析ソフトを用いて全膵面積当たりのβ細胞面積（％）を測定する。加えて、ラ氏島の密度、各ラ氏島のサイズ、およびβ細胞新生のマーカーであるインスリン陽性膵管細胞の頻度を測定し、これらの形態学的な特徴についても群間で比較を行う。これらの解析は全て Butler 研究室および本研究室で【β細胞量】β細胞量は、上記で求めたβ細胞面積に膵臓（膵実質）の重量を掛け合わせて求める（Saisho, Clin Anat 2007）。
【β細胞ターンオーバー】β細胞のターンオーバーを検討するため、上記の症例に対しインスリンとの二重染色を行い、β細胞の複製（Ki67）、アポトーシス（TUNEL, ss-DNA および cleavedPARP）を計測する。
【α細胞量、δ細胞量、PP 細胞量】インスリンと同様の手法を用いて免疫染色により定量化を行う。
４．研究成果当院での膵摘出術を施行された患者 99 例の膵組織を用いて、膵α・β細胞量の肥満や糖尿病での変化を検討した。その結果、β細胞量は糖尿病患者において、年齢、BMI をマッチさせた非糖尿病のコントロールと比べて 46%減少していることが明らかとなった（1.48 ± 1.08% vs.
0.80 ± 0.54%, P <0.001）。一方、α細胞量は両群で有意な差を認めなかった。糖尿病の有無に関わらず、肥満度、過去の肥満歴あるいは過去最高体重といった肥満の指標はいずれもβ細胞量やα細胞量に明らかな関連を認めなかった。β細胞量は手術前後の HbA1c やその他の血糖コントロールの指標と有意な負の相関を認めたが、α細胞量との間にはそのような関連は認めなかった。以上のことより、インスリン抵抗性下におけるβ細胞量の変化は日本人では極めて限定的であること、また、α細胞量ではなく、β細胞量が血糖コントロールを規定する主要な因子であることが明らかとなった。これらの結果
は英文誌（Inaishi et al. J Clin Endocrinol Metab2016）に報告された（下図）。

続いて、これらの患者および剖検例 72 例を加えた計 171 例の膵標本を用いて、β細胞量に関わる因子についてさらなる検討を進めた。脂肪毒性として膵内脂肪の蓄積がβ細胞障害を引き起こし糖尿病の発症に寄与することが動物実験などで示されている。ヒトでの関与を調べるため、膵内脂肪量とβ細胞量との関連につき検討を行い、膵内脂肪の蓄積はβ細胞量や耐糖能と明らかな関連を認めなかったことを英文論文にて
報 告 し た （ Murakami et al.J Clin EndocrinolMetab 2017）（下図）。

５．主な発表論文等（研究代表者、研究分担者及び連携研究者には下線）
したがってヒトでは膵脂肪蓄積の糖尿病発症への寄与は少ないものと考えられ、糖尿病発症前のβ細胞障害には他の因子が関わっている可能性が示唆された。また、現在β細胞以外の内分泌細胞の変化やβ細胞の脱分化が糖尿病の発症に関与している可能性が動物実験にて示唆されており、ヒト膵組織を用いた他の内分泌細胞の肥満や糖尿病における変化についても検討を行い、結果はそれぞれ日本糖尿病学会（2016 年 5 月京都、2017 年 5 月名古屋）、欧州糖尿病学会（2016 年 9 月ミュンヘン）および米国糖尿病学会（2017 年 6 月サンディエゴ）にて発表を行った。

〔雑誌論文〕（計 5 件）1.

税所芳史．膵α・β細胞容積．糖尿病：
61：48-50，2018．
（査読無し）

2.

税所芳史．2 型糖尿病の発症メカニズム
膵β細胞 workload 仮説．臨床化学：46：157-9，2017．
（査読無し）

3.

Murakami, R.; Saisho, Y.; Watanabe,Y.; Inaishi, J.; Tsuchiya, T.; Kou, K.;
Sato, S.; Kitago, M.; Kitagawa, Y.;

これらの成果をもとに我々は欧米人とアジア人での糖尿病の病態の違いがβ細胞量の違いにあるのではないかと提唱を行っている（Inaishi J and Saisho Y. J Clin Med2017）（右上図）。今後さらなる検討によりヒトβ細胞量の生理的・病的変化やそれに関わる因子が解明されることで、2 型糖尿病の新たな予防および治療戦略の確立に役立つものと考えている。

Yamada, T., Itoh, H. Pancreas fat andbeta cell mass in humans with andwithout diabetes: An analysis in thejapanese population. J Clin Endocrinol

Metab 2017, 102, 3251-3260.（査読有り）DOI: 10.1210/jc.2017-00828

4.

Inaishi, J.; Saisho, Y. Ethnic similarities
and differences in the relationshipbetween beta cell mass and diabetes.

Journal of Clinical Medicine 2017, 6,113.

（査読有10.3390/jcm61200113

り）

DOI:

5.

量とα・β細胞量との関連についての検討．第 34 回日本肥満症治療学会学術集会．2016 年．

Inaishi, J.; Saisho, Y.; Sato, S.; Kou, K.;
Murakami, R.; Watanabe, Y.; Kitago,M.; Kitagawa, Y.; Yamada, T.; Itoh, H.

7.

渡辺雄祐、税所芳史他．膵摘出例を用いた肥満、糖尿病でのヒトα・β細胞量の変化についての検討．第 34 回日本肥満症治療学会学術集会．2016 年．

8.

村上理恵、税所芳史他．ヒト膵脂肪含有量とα・β細胞量との関連についての検討．第 59 回日本糖尿病学会年次学術集会．2016 年．

9.

稲石淳、税所芳史他．肥満、糖尿病でのヒトα・β細胞量の変化についての検討．
第 59 回日本糖尿病学会年次学術集会．
2016 年．

Effects of obesity and diabetes onalpha- and beta-cell mass in surgicallyresected

Endocrinol

humanpancreas.

MetabJ

2016,

Clin
101,2874-2882. （ 査 読 有 り ） DOI:
10.1210/jc.2016-1374〔学会発表〕（計 12 件）1.

渡辺雄祐、税所芳史、稲石淳、村上理恵、土屋多美、佐藤誠治、侯金成、北郷実、北川雄光、山田健人、伊藤裕．肥満、糖尿病におけるヒト膵δ・PP 細胞量の変化についての検討．第 60 回日本糖尿病学会.2017 年．

2.

村上理恵、税所芳史、稲石淳、渡辺雄祐、土屋多美、佐藤誠治、侯金成、山田健人、北郷実、北川雄光、伊藤裕．ヒト膵脂肪
含有量とα・β細胞量との関連についての検討．第 60 回日本糖尿病学会．2017年．

3.

4.

Murakami R, Saisho Y et al. Relationshipbetween intra-pancreatic fat content andbeta and alpha cell mass in humans with andwithout diabetes. 77th Scientific Sessions ofthe American Diabetes Association (ADA)（国際学会）. 2017.
Watanabe Y, Saisho Y et al. Effects ofobesity and diabetes on delta and pancreatic
polypeptide cell mass and the relativechange among islet endocrine cell mass inhumans. 77th Scientific Sessions of theAmerican Diabetes Association (ADA)（国際学会）. 2017.

10. Inaishi J, Saisho Y et al. Effects of obesityand diaetes on alpha and beta cell mass insurgically removed human pancreas. 51stAnnual Meeting of the European
Association for the Study of Diabetes.
2015.
11. 稲石淳、税所芳史他．肥満、糖尿病でのヒトα・β細胞量の変化についての検討．
第 58 回日本糖尿病学会年次学術集会．
2015 年．
12. 稲石淳、税所芳史他．膵摘出症例におけるβ細胞量と糖代謝指標の関連についての検討．第 88 回日本内分泌学会年次
学術集会．2015 年．
〔図書〕（計 0 件）〔産業財産権〕○出願状況（計 0 件）
名称：
発明者：
権利者：
種類：
番号：
出願年月日：
国内外の別：○取得状況（計 0 件）

5.

Murakami R, Saisho Y et al. Relationshipbetween intra-pancreatic fat content andbeta and alpha cell mass in humans with andwithout diabetes. 52nd Annual Meeting ofthe European Association for the Study ofDiabetes. 2016.

名称：
発明者：
権利者：
種類：
番号：
取得年月日：
国内外の別：

6.

村上理恵、税所芳史他．ヒト膵脂肪含有〔その他〕

なし
６．研究組織(1)研究代表者
税所 芳史（SAISHO, Yoshifumi）
慶應義塾大学・医学部（信濃町）
・講師
研究者番号：90327510(3)連携研究者
山田 健人（YAMADA, Taketo）
慶應義塾大学・医学部（信濃町）
・講師（非常勤）
研究者番号：60230463

佐藤 誠治（SATO, Seiji）
慶應義塾大学・医学部（信濃町）
・助教
研究者番号：90528762
稲石 淳（INAISHI, Jun）
慶應義塾大学・医学部（信濃町）
・助教
研究者番号：60724565
村上 理恵（MURAKAMI, Rie）
慶應義塾大学・医学部（信濃町）
・助教
研究者番号：40645719
北郷 実（KITAGO, Minoru）
慶應義塾大学・医学部（信濃町）
・講師
研究者番号：70296599