論文詳細
大学院自然科学研究科
自然科学系
#学位論文
肥満2型糖尿病モデルSDT fattyラットを用いた非アルコール性脂肪肝炎および糖尿病黄斑浮腫に関する解析
- AI解説：
- 近年、食生活の欧米化や運動不足、過剰なストレスなどにより、生活習慣病の一つであるNASH（非アルコール性脂肪性肝炎）が増加している。NASHは、肝臓の脂肪蓄積に加えて炎症や線維化が進行し、最終的には肝硬変や肝癌へと進展する可能性があるが、現時点では適応する治療薬が存在せず、食事療法や運動療法に頼るしかない。また、糖尿病合併症の一つである糖尿病黄斑浮腫も視力低下の主要な原因であり、そのメカニズム解明と新規治療薬の開発が求められている。本研究は、これらの病態解明および治療薬開発のために、新しい動物モデルであるSDT fattyラットを用いることを目的としている。
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大学院自然科学研究科
自然科学系
#学位論文
肥満2型糖尿病モデルSDT fattyラットを用いた非アルコール性脂肪肝炎および糖尿病黄斑浮腫に関する解析
AI解説
- 背景と目的：
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近年、食生活の欧米化や運動不足、過剰なストレスなどにより、生活習慣病の一つであるNASH（非アルコール性脂肪性肝炎）が増加している。NASHは、肝臓の脂肪蓄積に加えて炎症や線維化が進行し、最終的には肝硬変や肝癌へと進展する可能性があるが、現時点では適応する治療薬が存在せず、食事療法や運動療法に頼るしかない。また、糖尿病合併症の一つである糖尿病黄斑浮腫も視力低下の主要な原因であり、そのメカニズム解明と新規治療薬の開発が求められている。本研究は、これらの病態解明および治療薬開発のために、新しい動物モデルであるSDT fattyラットを用いることを目的としている。
- 主要な発見：
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本研究では、SDT fattyラットがNASHおよび糖尿病黄斑浮腫の新たな動物モデルとして有効であることを示した。具体的には、雌性SDT fattyラットが高脂血症、高血糖、肝臓の脂肪蓄積や線維化を示し、NASHの特徴を持つことが確認された。また、雄性SDT fattyラットは高血糖状態が早期から進行し、網膜肥厚や血管透過性の亢進が観察され、糖尿病黄斑浮腫のモデルとしても有用であることが分かった。さらに、フェノフィブラートによる予防効果やピオグリタゾンによる治療効果が一部認められ、これらのラットモデルが薬剤評価にも適していることが示された。
- 方法論：
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本研究では、雌性および雄性SDT fattyラットを用いて、NASHおよび糖尿病黄斑浮腫の病態を解析した。雌性SDT fattyラットにおいては、血液および肝臓の生化学パラメータ、病理組織学的検査、遺伝子発現変動を経時的に評価することで、NASHモデルとしての特徴を明らかにした。さらに、フェノフィブラートとピオグリタゾンの投与試験を行い、その予防および治療効果を検討した。雄性SDT fattyラットについては、網膜肥厚や血管透過性の評価を行い、糖尿病黄斑浮腫モデルとしての有用性を検証した。各種生化学パラメータや遺伝子発現の測定には、ELISAやリアルタイムPCRなどの方法を用いた。
- 結論と意義：
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本研究は、SDT fattyラットがNASHおよび糖尿病黄斑浮腫の新たな動物モデルとして有用であることを明確に示した。雌性SDT fattyラットは、NASHの病態解明および新規治療薬の評価に適しており、フェノフィブラートが特に予防効果を示すことが確認された。一方、雄性SDT fattyラットは、糖尿病黄斑浮腫のメカニズム解明および治療薬評価に有用であることが分かった。これらのモデルは、ヒトの病態を反映しており、今後の研究において重要な役割を果たすと期待される。
- 今後の展望：
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今後の研究では、SDT fattyラットを用いたさらなる病態解明および新規治療薬の開発が期待される。特に、NASHに関しては、長期的な観察を行い、肝硬変や肝癌への進展を確認することが重要である。また、糖尿病黄斑浮腫に対しては、VEGF中和抗体以外の新しい治療薬の評価を行うことで、より効果的な治療法の開発が可能となる。さらに、遺伝子解析や網羅的な病理学的検査を通じて、病態の詳細なメカニズムを解明し、薬剤評価の最適条件を確立することで、臨床応用への道を開くことが期待される。SDT fattyラットを用いた研究は、生活習慣病に関連する複雑な病態解明に大きく貢献すると考えられる。
- 背景と目的：
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最近、食生活の変化や運動不足、ストレスの増加により、
NASH ( 非アルコール性脂肪性肝炎のこと。肝臓に脂肪がたまり、炎症や線維化が進行し、肝硬変や肝がんになる可能性がある病気。) SDT fattyラット ( 糖尿病や肥満の研究に使われる特別なラットのこと。糖尿病やその合併症の研究に役立つ。)
- 主要な発見：
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この研究では、
SDT fattyラット ( 糖尿病や肥満の研究に使われる特別なラットのこと。糖尿病やその合併症の研究に役立つ。) NASH ( 非アルコール性脂肪性肝炎のこと。肝臓に脂肪がたまり、炎症や線維化が進行し、肝硬変や肝がんになる可能性がある病気。) フェノフィブラート ( 脂質を下げる薬で、特に高脂血症の治療に使われる。) ピオグリタゾン ( 糖尿病治療薬で、インスリン感受性を改善する効果がある。)
- 方法論：
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この研究では、雌および雄の
SDT fattyラット ( 糖尿病や肥満の研究に使われる特別なラットのこと。糖尿病やその合併症の研究に役立つ。) NASH ( 非アルコール性脂肪性肝炎のこと。肝臓に脂肪がたまり、炎症や線維化が進行し、肝硬変や肝がんになる可能性がある病気。) フェノフィブラート ( 脂質を下げる薬で、特に高脂血症の治療に使われる。) ピオグリタゾン ( 糖尿病治療薬で、インスリン感受性を改善する効果がある。)
- 結論と意義：
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この研究は、
SDT fattyラット ( 糖尿病や肥満の研究に使われる特別なラットのこと。糖尿病やその合併症の研究に役立つ。) NASH ( 非アルコール性脂肪性肝炎のこと。肝臓に脂肪がたまり、炎症や線維化が進行し、肝硬変や肝がんになる可能性がある病気。) フェノフィブラート ( 脂質を下げる薬で、特に高脂血症の治療に使われる。)
- 今後の展望：
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今後の研究では、
SDT fattyラット ( 糖尿病や肥満の研究に使われる特別なラットのこと。糖尿病やその合併症の研究に役立つ。) NASH ( 非アルコール性脂肪性肝炎のこと。肝臓に脂肪がたまり、炎症や線維化が進行し、肝硬変や肝がんになる可能性がある病気。)
- 何のために？：
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最近 、食べ物や運動の変化 、ストレスが増 えています。そのため、NASH ( NASHはNon-Alcoholic SteatoHepatitisの略 で、非 アルコール性 脂肪 肝炎 のことです。肝臓 に脂肪 がたまり、炎症 や細胞 の損傷 が起こる病気です。ひどくなると肝臓 がんになることもあります。) 増 えています。NASHは肝臓 に脂肪 がたまる病気です。悪くなると、肝臓 がんになることもあります。今は良 い薬がないので、食事と運動を頑張 るしかありません。また、糖尿病 になると目が見えにくくなることもあります。この研究は、これらの病気を治 す薬を見つけるために行いました。
- 何が分かったの？：
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この研究では、
SDT fattyラット ( SDT fattyラットは特別 に育てられたラットで、NASH（非 アルコール性 脂肪 肝炎 ）や糖尿病 の研究に使われます。このラットは肥満 になりやすく、肝臓 に脂肪 がたまりやすい性質 を持っています。) NASH ( NASHはNon-Alcoholic SteatoHepatitisの略 で、非 アルコール性 脂肪 肝炎 のことです。肝臓 に脂肪 がたまり、炎症 や細胞 の損傷 が起こる病気です。ひどくなると肝臓 がんになることもあります。) 糖尿病 のモデルになりました。メスのラットは脂肪 がたまり、肝臓 が悪くなりました。これがNASHの特徴 です。オスのラットは血糖値 が高くなり、目が見えにくくなりました。これが糖尿病 の特徴 です。また、フェノフィブラート ( フェノフィブラートは、脂肪 の代謝 を改善 する薬です。主に高脂 血症 の治療 に使われ、NASHの予防 にも効果 があるとされています。) ピオグリタゾン ( ピオグリタゾンは、糖尿病 の治療 に使われる薬です。インスリンの働 きを助け、血糖値 を下げる効果 があります。) 効 くことも分かりました。
- どうやったの？：
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この研究では、メスとオスの
SDT fattyラット ( SDT fattyラットは特別 に育てられたラットで、NASH（非 アルコール性 脂肪 肝炎 ）や糖尿病 の研究に使われます。このラットは肥満 になりやすく、肝臓 に脂肪 がたまりやすい性質 を持っています。) 血液 や肝臓 の状態 を調べました。また、フェノフィブラート ( フェノフィブラートは、脂肪 の代謝 を改善 する薬です。主に高脂 血症 の治療 に使われ、NASHの予防 にも効果 があるとされています。) ピオグリタゾン ( ピオグリタゾンは、糖尿病 の治療 に使われる薬です。インスリンの働 きを助け、血糖値 を下げる効果 があります。) 効果 を見ました。オスのラットでは、目の状態 を調べました。血液 や遺伝子 ( 遺伝子 は、生物の特徴 を決定する情報 を持つ部分です。病気の研究では、遺伝子 の変化 がどのように影響 するかを調べることが重要 です。) 状態 も調べました。
- 研究のまとめ：
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この研究で、
SDT fattyラット ( SDT fattyラットは特別 に育てられたラットで、NASH（非 アルコール性 脂肪 肝炎 ）や糖尿病 の研究に使われます。このラットは肥満 になりやすく、肝臓 に脂肪 がたまりやすい性質 を持っています。) NASH ( NASHはNon-Alcoholic SteatoHepatitisの略 で、非 アルコール性 脂肪 肝炎 のことです。肝臓 に脂肪 がたまり、炎症 や細胞 の損傷 が起こる病気です。ひどくなると肝臓 がんになることもあります。) 糖尿病 のモデルになることが分かりました。メスのラットはNASHの研究に、オスのラットは糖尿病 の研究に役立ちます。フェノフィブラート ( フェノフィブラートは、脂肪 の代謝 を改善 する薬です。主に高脂 血症 の治療 に使われ、NASHの予防 にも効果 があるとされています。) 予防 に良 いことも分かりました。これからの研究で、このラットが大きな役割 を果 たすと期待されます。
- これからどうする？：
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今後の研究では、
SDT fattyラット ( SDT fattyラットは特別 に育てられたラットで、NASH（非 アルコール性 脂肪 肝炎 ）や糖尿病 の研究に使われます。このラットは肥満 になりやすく、肝臓 に脂肪 がたまりやすい性質 を持っています。) 詳 しく病気を調べます。長い間観察 して、肝臓 がんになるかを見ることも大切です。糖尿病 の目の病気には、新しい薬を試 します。遺伝子 ( 遺伝子 は、生物の特徴 を決定する情報 を持つ部分です。病気の研究では、遺伝子 の変化 がどのように影響 するかを調べることが重要 です。) 治 す薬が作れるかもしれません。
- 著者名：
- 本橋 雄
- ページ：
- 1 - 72
- 発行日：
- 2018-03-23
- 著者による要約：
- The prevalence of diabetes, obesity and metabolic syndrome is dramatically increasing in Western and developing countries. These metabolic diseases feature the visceral fat accumulation and the insulin resistance, which cause nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) in the liver. Furthermore, some NAFLD patients develop nonalcoholic steatohepatitis (NASH) featuring inflammation and fibrosis, cirrhosis and finally life-threatening hepatocellular carcinoma (Greenfield et al., 2008). In the eye, diabetic macular edema (DME) is a frequent finding associated with diabetic retinopathy and is a major factor contributing to visual disabilities. Many years of diabetes can cause damage to retinal blood vessels via some cytokines and chemokines including vascular endothelial growth factor (VEGF), retinal hyper-permeability and retinal thichening (Das, 2016). Although an intravitreal injection of anti-VEGF drugs has become standard of care for DME in the past 10 years, many patients must continue treatment, and 25% of DME patients do not respond to anti-VEGF treatment. To understand the complicated mechanism of NAFLD/NASH and DME, animal models can offer a source of important information. However, there are few animal models similar to human patients. Spontaneously diabetic torii Leprfa (SDT fatty) rat, established by introducing the fa allele of the Zucker fatty rat into SDT rat genome, is a new model of obese type 2 diabetes (Masuyama et al., 2004; Shinohara et al., 2000). The animals exhibit hyperphagia that leads to obesity associated with hyperglycemia, hyperinsulinemia, and hyperlipidemia at a young age compared with SDT rats. In the present study, we investigated whether SDT fatty rats had the biochemical parameters, and genetical and histological features as the NASH/NAFLD and DME models.
[NASH/NAFLD] The female SDT fatty rats showed significantly increased body weight, serum glucose, triglyceride (TG), and total cholesterol (TC) levels compared with SD rats. The serum aspartate transaminase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) levels in SDT fatty rats were significantly elevated at 8 weeks of age. Hepatic TG and free fatty acid contents were marked in SDT fatty rats from 8 to 32 weeks of age. The expression of lipogenic genes, such as sterol regulatory element binding protein (SREBP)-1c, fatty acid synthesis (FAS), and acetyl-CoA carboxylase (ACC) increased in SDT fatty rats at 8 weeks of age. The microsomal triglyceride transfer protein (MTP) mRNA levels, which were related to secretion of very low-density lipoprotein (VLDL), were decreased from 8 to 40 weeks of age. The mRNA levels of fibrotic genes, namely collagen type 1 and α-smooth muscle actin (SMA), tended to increase in SDT fatty rats compared with SD rats at 16 and 24 weeks of age. The liver histopathology was examined by Hematoxylin and eosin (HE) staining. Severe changes (3+) of the liver, including fatty and vacuolar changes, were observed in SDT fatty rats at 8 weeks of age. Moderate changes (1+-2+) of hypertrophy and very slight or slight changes in inflammation were also observed at 8 weeks of age. Moreover, moderate changes (2+) indicating fibrosis were observed at 32 weeks of age. Fibrosis was also confirmed by Sirius Red staining. Consistent with the HE staining, similar findings of fibrosis were observed in SDT fatty rats and no changes were observed in SD rats. Furthermore, ED1 and toluidin blue (TB) staining indicated increased macrophage and mast cell counts. Thus, blood parameters, gene analysis and histopathological analysis demonstrated the female SDT fatty rats were novel NAFLD/NASH animal models. We investigated pharamacological effects of fenofibrate on glucose and lipid metabolism in female SDT fatty rats. SDT fatty rats were given a regular powder diet or diets containing fenofibrate (30, 100 mg/kg) for 6 weeks, from 6 to 12 weeks of age. Fenofibrate treatment significantly reduced a blood glucose level at a dose of 100 mg/kg and tended to decrease hemoglobin A1c levels dose-dependently. Fenofibrate did not affect blood lipid levels, but blood ALT and AST concentrations decreased. Lipid contents in liver in fenofibrate treated group were significantly reduced and fenofibrate also ameliorated fatty liver in SDT fatty rats. To determine whether pioglitazone had the therapeutic effect on the female SDT fatty rats, the drug was given at 3, 10 mg/kg for 16 weeks, from 16 to 32 weeks of age. Although blood TG levels were decreased from 20 weeks of age, blood glucose and insulin levels did not improve. Pathological examination demonstrated pioglitazone could not improve fat accumulation in liver followed by inflammation and fibrosis.
[DME] The male SDT fatty rats are known as severe diabetes animal models. In this study, the SDT fatty rats exhibited hyperglycemia, VEGF increase in vitreous humor, retinal vascular hyper-permeability and retinal thickening at 16 weeks of age. In particular, the layers between the retinal internal limiting membrane and the outer nuclear layer were thickened. These results imply the breakdown of the blood-retinal-barrier, which may be associated with the peak latencies of oscillatory potentials in electroretinograms (ERGs) at 16 weeks (Matsui et al., 2008). We evaluated the effects of phlorizin and pioglitazone known as glucose-lowering drugs on retinal lesions. Phlorizin treatment from 4 to 16 weeks of age improved hyperglycemia and normalized retinal thickness; however, the effect of pioglitazone on retinal thickness was not strong despite the normalization of hyperglycemia. Because edema, which is likely caused by renal sodium retention, is well recognized as a side effect of pioglitazone (Horita et al., 2015), the phenomenon that pioglitazone could not normalize the retinal thickness of SDT fatty rats despite plasma glucose normalization may have been derived from the deterioration of retinal edema similar to human DME patients. In summary, we confirmed that the female SDT fatty rats are suitable preclinical models for testing new therapeutic approaches in NASH/NAFLD and the male SDT fatty rats in DME.
- 新潟大学学術リポジトリリンク：
- http://hdl.handle.net/10191/50315