川尻, 三枝

Osaka City University Repository

氏 名 川 尻 三 枝 
学 位 の 種 類 博   士（医  学） 
学 位 記 番 号 第4794号 
学位授与年月日 平成17年３月31日 
学位授与の要件 学位規則第４条第１項該当者 
学 位 論 文 名 Unregulated Insulin Secretion by Pancreatic Beta-Cells in Hyperinsulinism/  
 Hyperammonemia Syndrome: Role of Glutamate Dehydrogenase, ATP-sensitive  
 Potassium Channel, and Nonselective Cation Channel 
 （高インスリン高アンモニア血症におけるインスリン過剰分泌機構の解明： 
 グルタメイト脱水素酵素、ATP感受性カリウムチャネル、選択性陽イオンチャネルの働き） 
論文審査委員 主査 教 授 山 野 恒 一   副査  井 上 正 康 教 授 
 副査 教 授 西 澤 良 記 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
【目的】高インスリン高アンモニア血症は、新生児・乳児期から繰り返す低血糖症と持続する血中アンモニア
の上昇を特徴とする疾患で、glutamate dehydrogenase（GDH）の異常により発症する。今回、インスリン過剰
分泌機構の解明を目的として、2自験例の GDH遺伝子変異を用いて酵素生化学的解析と電気生理学的解析をお
こなった。 
【方法】GDH L413VとG46D変異導入組み換えアデノウイルスをMIN6培養細胞（マウス膵beta細胞）に感染
させ、GDH活性とGTPによる GDH 活性抑制効果、インスリン分泌について検討した。さらにパッチクランプ法
を用いて細胞膜チャネル活性についても検討した。 
【結果】GDH 立体構造上Pivot helix領域のG446D変異は正常とほぼ同等の、アンテナ領域のL413Vは正常の
約2倍の基礎 GDH活性を示していた。GTPの抑制効果は変異遺伝子導入群では著明に減弱していた。変異遺伝
子導入細胞では正常群に比して、有意なインスリン分泌の増加、細胞膜の脱分極と頻回の Ca2＋ spikeを認め、
さらに細胞内ATP濃度の上昇が脱分極に大きく関わっていることが示唆された。チャネル阻害剤を用いた実験
から変異群ではKATPチャネルの閉鎖と非選択性陽イオンチャネルの活性化を認めた。 
【結論】GDH立体構造の違いが GDH 活性とGTP抑制効果の違いをもたらしていること、アンテナ様構造が GDH
活性の制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。膵beta細胞においてGDH遺伝子変異によるGDH
活性亢進によって、細胞内 ATP/ADP比が上昇し、KATPチャネルの閉鎖と非選択性陽イオンチャネルの活性化に
よる脱分極の結果、細胞外から細胞内へCa2＋が流入し、速やかなインスリン分泌が惹起されるという、高イン
スリン高アンモニア血症におけるインスリン過剰分泌機構を初めて明らかにした。 
 
論 文 審 査 の 結 果 の 要 旨 
高インスリン高アンモニア血症は、新生児・乳児期から繰り返す低血糖症と持続する血中アンモニアの上昇と
いう一見関連性のない両主症状を特徴とし、glutamate dehydrogenase (GDH)の一つの対立遺伝子上のミスセン
ス変異の結果 GTPに対する抑制制御が失われ、GDH活性の上昇をきたすことで発症する。これまでヒトで発見
された遺伝子変異はGDH酵素蛋白上３領域（Pivot helix領域、アンテナ領域、GTP結合領域）に局在している。
本研究は、２自験例のGDH遺伝子変異を用いて酵素生化学的解析と電気生理学的解析を行ない、インスリン過
剰分泌機構を明らかにしたものである。 
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 L413VとG446D変異GDH導入組み換えアデノウイルスをMIN6培養細胞（マウス膵臓β ）に感染させ、GDH
活性とGTPによるGDH活性抑制効果、インスリン分泌について検討している。アンテナ領域のL413V導入細胞
は正常コントロールおよびG446D(Pivot helix領域)の約２倍の基礎GDH活性を示し、L413VとG446D導入細胞
では正常コントロールに比して、GTP の抑制効果の著明な減弱、低グルコース濃度下での有意なインスリン分
泌の増加を認めている。さらにリポフェクションにて、L413V遺伝子を導入したMIN6培養細胞の細胞膜チャネ
ル活性についてパッチクランプ法で検討している。L413V 変異では細胞膜の有意な脱分極と頻回の Ca2+ spike、
さらに細胞内ATP濃度の上昇が脱分極に大きく関与していることを認めている。チャネル作動薬を用いた実験
から L413V 変異では KATPチャネルの閉鎖と非選択性陽イオンチャネルの活性化を認めている。以上の結果、膵
β細胞において(1)GDH遺伝子変異によって GDH 活性が亢進し、(2)細胞内 ATP/ADP 比が上昇し、(3)KATPチャネ
ルの閉鎖のみならず、(4)非選択性陽イオンチャネルの活性化による脱分極の結果、(5)細胞外から細胞内へCa2+ 
が流入し、(6)速やかなインスリン分泌が惹起されるという、高インスリン高アンモニア血症のインスリン過剰
分泌機構を解明している。  
 本研究は、高インスリン高アンモニア血症におけるインスリン過剰分泌機構を世界で初めて明らかにし、本
疾患における新たな治療法の開発に寄与するものと考えられる。よって著者は博士（医学）の学位を授与され
るに値する者と判定された。 
 


高インスリン高アンモニア血症におけるインスリン過剰分泌機構の解明 : グルタメイト脱水素酵素、ATP感受性カリウムチャネル、選択性陽イオンチャネルの働き

http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user_contents/youshi/4794.pdf

高インスリン高アンモニア血症におけるインスリン過剰分泌機構の解明 : グルタメイト脱水素酵素、ATP感受性カリウムチャネル、選択性陽イオンチャネルの働き

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