筑波大学University of Tsukuba博士（生物工学）Doctor of Philosophy in Biotechnology2012【要旨】thesi

106021

田島, 敦

Tsukuba Repository  (Tulips-R)

DPP-IV阻害薬の薬理作用及び Metformin との併用効果に関する研究著者 田島 敦内容記述 筑波大学博士 (生物工学) 学位論文・平成25年3月25日授与 (甲第6530号)発行年 2013URL http://hdl.handle.net/2241/120217田島1専[254] あつし敦(埼玉県)士(生物工学)氏名(本籍)学位の種類学位記番号学位授与年月臼学位授与の要件審査研究科学位論文題目???? ????博甲第 6530 号平成 25年3月25日学位規則第4条第 l項該当生命環境科学研究科DPP-IV阻害薬の薬理作用及びMetforminとの併用効果に関する研究筑波大学教授筑波大学教授筑波大学教授筑波大学教授工学博士農学博士理学博士博士(農学)??????????北村 長主主2..論 文の内容の要旨本研究は、糖尿病の治療薬として勝臓戸細胞の機能低下を抑制できる新規薬剤 (DPP-IV阻害薬)を見出し、その薬理作用を明らかにしたうえ、既存薬剤 metaforminと併用した相補的効果を確認し、新たな治療法を提示したものである。糖尿病発症後勝。細胞機能低下に伴う病態進展を十分抑制できる薬剤が存在しないため、もっと安全かっ長期に渡る病態進展抑制効果の高い治療薬の開発が切望されている。本研究は血禁中に存在するDipeptydyl peptidase (DPP) -IVを着目した。 (DPP)-IVは腸管細胞が分泌されるホルモン Glucagon-likepeptide-1 (GLP-1)を不活性化することが知られている。 DPP-IV阻害薬は食後の血中活性型GLP町l濃度を高める機序により、血糖レベル依存的なインスリン分泌促進作用を介し血糖コントロール改善作用を発揮する。本研究は選択的で強力な新規DPP-IV阻害薬TS-021を見出し、その薬理作用を酵素速度論で解析し、されに実験動物を用い、実際投与した効果と薬理活性を検討した。その結果、 TS-021はヒト DPP-IVに対するKi=4.96 nMと強力な DPP-IV阻害活性を示し、阻害様式は詰抗-非括抗混合型であることが示された。 Slow-tight binding modelを用い酵素反応速度論を解析したところ、 Ki=2.96凶4と強力な DPP-IV担害活性を示す一方で、解離定数k，)if=1.09 X 10 :;/sと既知阻害斉IJに比し高い性質を持つことが明らかにした。TS-021の動物に対する血中動態と血中 DPP-IV阻害作用との相関において、酎糖能異常モデル Zuckerfaty ラットに TS-021を単回投与した結果、強力な阻害活性と高い ko百値を反映した。連続投与では、血中活性型GLP・1濃度上昇とともに、インスリン分泌増強を介した耐糖能改善作用が認められた。さらに 2型糖尿病モデル (HFD-STZ)マウスを用いた単回投与経口糖負荷試験 (OGTT)及び1か月の治療的反復投与した結果、 TS-021及び糖尿病の経口薬物療法における第 l選択薬である metforminは各々単独で有意な耐糖能改善作用を示し、両者のうち TS-021のみ有意な糖負荷後インスリン分泌促進作用が認められた。また、絶食一再摂食試験では、 TS-021及びmetforminにより、再摂食後の門脈内活性型GLP-1濃度の有意かつ著明な上昇し、雨薬物の併用により相加的な上昇が認められ、 GLP-1作用を介する血糖コントロールの改善作用は各々単独の効果を上回る有効性が期待された。また、1か月反復投与したHFD-STZマウスの病理検査により、Il草ランゲルハンス島(勝島)組織切片における棒島面積に対する戸細胞(インスリン陽性)が占める面積567 率を画像解析し、病態組織では正常組織に比し大きく低下していることが観察され、インスリン分泌不全の病態を裏付けた。 TS-021及びmetforminが各々単独では有意な効果を示さなかった一方、 TS-021+metformin 併用により相乗的な戸細胞陽性面積率の増加が観察され、正常組織に匹敵する戸細胞量を有することが示唆された。これらの結果に基づき、 TS-021とmetforminの併用は低血糖リスクを抑えられ、内因性インクレチン作用の増強を介して勝。細胞機能を維持しうることを提示した。審査の結果の要旨本研究は、糖尿病の新薬開発を目的とし、内因性GLP-lの不活性化を協力に抑制し、低血糖を引き起こすことなく効果的に糖尿病患者の病態を改善する DPP-IV阻害斉IJTS-021を見出した。 申請者は TS-021の酵素学的な諸性質を調べ、 TS-021が極めて特異性の高い DPP-IV阻害剤であることを確認した。また、 invivo の薬力学的作用を解析するため、肥満・耐糖能異常モデルのZFラットに TS-021を経口投与し、投与量と経過時簡を通じて血柴DPP-IV活性を検討した。その結果、 TS心21は速やかな薬効発現、持続的な効果と投薬の可逆性を明らかにした。さらに薬理作用を明らかにするため、経口糖負荷試験 (OGTT)を行った。その結果、 TS-021は生体内腸管上皮分泌細胞から分泌された GLP-lの分解を組害し、糖負荷後血中活性型GLP-l濃度を高めることが確認された。この現象は投与量依存的に増大し、濃度依存的にインスリン分泌を増強することを示唆した。また安全かっ長期に薬効果を発揮する治療法を開発するため、欧米で第一選択薬として推奨される metforminと併用して、耐糖能およびインスリン分泌、に相加的な作用増強を見出した。長期反復投与実験により、両者の併用は血糖コントロールの改善のみならず、捧ランゲルハンス島。細胞量の増加と α細胞量の相対的低下を向時にもたらすことを初めて示した。本研究で得られた知見により、 2型糖尿病に対し新規治療薬創出への道が拓かれ、根治をもたらす治療法の開発に繋がってゆくことが期待される。平成 25年 1月18日、学位論文審査委員会において、審査委員全員出席のもとに論文の審査及び最終試験を行い、本論文について著者に説明を求め、関連事項について質疑応答を行い、さらに英語能力も評価し、その結果、審査委員全員によって合格と判定された。よって、著者は博士(生物工学)の学位を受けるに十分な資格を有するものと認める。568 

DPP-IV阻害薬の薬理作用及び Metformin との併用効果に関する研究

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