ドパミンを介した膵臓発生機構の解明

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本研究では、マウス生体の膵臓発生におけるモノアミントランスポーター2 (VMAT2) やモノアミンの制御機構を明らかにすることを目的とした。まず、胎生12.5日目の膵原基をVMAT2阻害剤Tetrabenazine (TBZ) 存在下で7日間培養した。免疫組織化学による解析は、膵β細胞量の増加と膵管構造の複雑化を示した。そこで、膵臓構造形成に対する影響をより詳細に検証するため、胎生12.5日目の膵原基をTBZ存在下で2日間培養しその膵管構造を解析したところ、膵管の分岐点が増加した。胎生12.5日目頃には既に神経細胞が膵臓に存在することが知られている。そこで、この効果が膵臓細胞由来か検証するため、胎生12.5日目の膵原基を免疫組織化学で解析した。ドパミン合成酵素Tyrosine hydroxylaseとAromatic and L-amino acid Decarboxylase (AADC) 二重陽性細胞がVMAT2を発現しており、ドパミン合成と貯蔵が可能な細胞が観察された。また、その細胞は膵β細胞マーカーのインスリンと膵α細胞マーカーのグルカゴンも発現していたので、膵臓細胞であることも分かった。マウス成体の膵β細胞において、VMAT2 阻害下などの正常なモノアミン取り込みができない場合、細胞質でモノアミンオキシダーゼによるモノアミン分解とそれに伴うReactive oxygen species (ROS) 産生が起こる。そこで、膵原基のROS含量を検証したところ、コントロール ではAADC陽性細胞のROS含量が高く、その細胞周辺で遠位の細胞ほどROS含量が低くなる濃度勾配ができていた。そのROS含量が高い細胞を避けるように膵管細胞が形成されていた。一方、VMAT2阻害下ではROSの濃度勾配が失われており、膵管構造の抑制機構も失われていた。