糖毒性・脂肪毒性による分泌顆粒内におけるプロインスリンプロセシング障害の解明

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プロインスリンは膵β細胞分泌顆粒内においてProhormone Convertase 1/3(PC1/3)及び2(PC2)により切断され、C-peptideとインスリンに分かれる。血中プロインスリンの上昇はこれらの酵素機能の障害を示唆し、膵β細胞機能障害を臨床的に評価する指標の一つである。PC1/3とPC2は共に前駆体として生成され、その成熟と酵素活性は共に分泌顆粒内酸性環境とカルシウムに依存するため、酵素機能障害は分泌顆粒内環境の変化を示唆する。本研究は2型糖尿病発症に関与する糖脂肪毒性がプロインスリンプロセシングに及ぼす影響を、PC1/3とPC2の酵素機能障害の観点から明らかにすることを目的とする。C57BL/6マウスから単離した膵島と膵β細胞系腫瘍株であるMIN6細胞に高濃度グルコース及び飽和脂肪酸を負荷し，糖脂肪毒性によるプロインスリンプロセシングの障害を検証した。電子顕微鏡による形態学的検討では、プロインスリンの蓄積を示唆する未成熟分泌顆粒の全顆粒数に対する割合が増加を確認した。分泌顆粒関連タンパクであるPhogrinにGFPを融合させたタンパクを発現するMIN6細胞に対してpH指示薬で標識したところ、糖脂肪毒性による刺激は分泌顆粒内酸性度を低下させた。オルガネラ内の酸性化に重要な役割を果たすV-ATPaseは2つのドメインが結合しその機能を発揮するが、糖脂肪毒性によりこれらのドメインの結合が障害されることを細胞分画法と近接ライゲーションアッセイで確認した。肥満糖尿病モデルマウスであるdb/dbマウスから得られた単離膵島ではプロインスリンタンパクの蓄積を確認した。これらの結果より糖脂肪毒性はV-ATPase機能を障害し分泌顆粒内酸性化を阻害することで、プロセシングエンザイムの酵素機能を低下させ、プロインスリンプロセシングを一部障害することが示唆された。