病態代謝栄養学講座報告書寄附講座准教授月山克史 [概要] 秋田大学医学部内科学講座においては、内分泌・代謝・老年医学分野が代謝疾患領域に関する教育・研究・臨床を担ってきた。それを更に発展させ、基礎医学的・臨床医学的研究の推進から新しい知見に基づく医療を構築することが、糖尿病をはじめとする栄養と関連の深い代謝疾患の新たな治療法の開発にも繋がると期待される。平成 22 年 4 月、病態代謝栄養学講座は株式会社三和化学研究所からの寄附を得て設立された。本講座の教育・研究・臨床等の領域は、糖尿病をはじめとする栄養と関連の深い代謝疾患にあり、これら疾患の新たな治療法を消化管ホルモンの一種であるインクレチン（incretin）の解析を通して開発していこうとするものである。インクレチンは、外界と生体との接点に存在する消化管から「食事」という外界のシグナルを受けて全身に向けて発信されるシグナルであり、多彩な生理作用・薬理作用を有する。そのインスリン分泌促進作用を血糖コントロールに応用するインクレチン関連薬は、糖尿病の薬物療法として現在もっとも注目されている。一方、インクレチンの生体における本来の役割は、糖代謝に限らず広く生体内の代謝を調節することであり、共に代表的なインクレチンとして知られる GIP （gastric inhibitory polypeptide または glucose-dependent insulinotropic polypeptide とも称される）は脂肪蓄積に関与し、GLP-1（glucagon-like peptide-1）には薬理的な食欲抑制作用、高濃度の GLP-1 には体重減少作用が報告されている。さらに GIP は摂取したカルシウムを骨に沈着させる作用を持ち、カルシウムが飽食の現代においても不足の栄養素であって骨粗鬆症の原因ともなることを考え合わせると、GIP 作用を統合的に理解することは、栄養と関連の深い代謝疾患の新たな治療法の開発にも繋がることが期待される。 [研究] 本講座の研究テーマである『インクレチン』とは、食事摂取に伴って消化管から分泌され、膵β細胞からのインスリン分泌を促進する消化管ホルモンの総称であるが、スルホニル尿素（ＳＵ）薬など既存のインスリン分泌促進薬とは異なる機序でインスリン分泌を促進すること、グルコース濃度依存性のインスリン分泌促進であるために低血糖のリスクが少なく食後の高血糖を是正できること、膵β細胞数を増やす可能性があること、および体重減少も期待できることなどから、それまでの糖尿病に対する薬物治療の問題点に応えるような治療法として、糖尿病の専門医や研究者の間で非常に大きなトピックスとなった。しかし、その概念は古く、100 年以上前に行なわれた腸管粘膜抽出物が糖尿病を改善するという報告に端を発している。その後、インスリンの血中レベルが測定できるようになると、血中グルコース濃度の上昇が同程度になるようにグルコースを経口ないし経静脈的に投与した場合には経口で投与したほうがはるかに多くのインスリン分泌が得られることが判明し、消化管で産生されるインクレチン（in-cret-in）がグルコースの経口摂取に伴って分泌され、膵β細胞に作用してインスリン分泌を促進するしくみが想定された。消化管で産生される様々なホルモンがインクレチンであるか否か検討された結果、十二指腸および近位小腸を中心に存在するＫ細胞から分泌される GIP と遠位小腸および大腸を中心に存在するＬ細胞から分泌される GLP-1 がインクレチンであることが判明し、そのインスリン分泌促進作用が注目されてきた。一方、GIP や GLP-1 の受容体は 7 回膜貫通型のＧ蛋白共役受容体で、その発現は膵島ばかりでなく生体内に広く存在している。GIP 受容体は胃、十二指腸、小腸、脂肪細胞、脳下垂体などの中枢神経系、副腎などに、GLP-1 受容体は消化管、中枢神経系、肺、腎臓、心臓、甲状腺（Ｃ細胞）など多くの臓器に認められる。近年、これら受容体のノックアウトマウスや腫瘍細胞株などの基礎研究から、GIP と GLP-1 のインスリン分泌促進作用以外の作用が解明され、その生理作用の違いが明らかとなってきた。本研究では、これらインクレチンの『膵外作用』を解明するため、まず全身における GIP 受容体、GLP-1 受容体の発現を Real-time PCR 法で網羅的に解析した。この結果を受け、GIP 受容体、GLP-1 受容体の発現が確認できた臓器において、その発現細胞を特定するため in situ hybridization 法および免疫組織染色法を用いて詳細に解析した。そして、GIP 受容体が精巣で精子細胞に発現すること、GLP-1 受容体が肺でⅡ型肺胞上皮細胞に発現することを確認し、これら発現臓器における GIP、GLP-1 の作用を解明するステップに移った。受精能の違いを野生型マウス、GIP 受容体欠損マウスの精子を用いた in vitro fertilization assay にて検討したところ、卵の透明帯の有無に関わらず野生型マウスの精子と比べて GIP 受容体欠損マウスの精子では有意に受精率が低下していた。そこで、受精能低下の原因を検索するため野生型マウス、GIP 受容体欠損マウスの精巣を用いてマイクロアレイを行なった。2 倍以上の有意な変動を示す 32 個の遺伝子を抽出し、その中から Psg17 に着目。精子細胞を単離して遺伝子発現を検討し、Psg17 ならびに GIP 受容体が精子細胞に強く発現していることを確認した。さらに luciferase assay を行なって GIP による Psg17 の発現制御を検討し、GIP-cAMP に続く CREMτが Psg17 のプロモーターに結合して発現を正に制御していることを確かめた。こうして得られた Psg17 の発現をインスリン抵抗性モデルマウスで検討したところ、レプチンを欠損する ob/ob マウス、Diet-induced Obese（DIO）マウスの精巣では GIP 受容体の発現が有意に低下しており、同様に Psg17 の発現低下も認めた。近年、肥満・糖尿病が男性不妊の一因として疫学的に示されているが、肥満 2 型糖尿病における GIP 抵抗性を改善させることが出来れば、Psg17 の発現が回復して男性不妊の改善へ繋がる可能性があると考えられる。また肺に関しては、肺傷害時における肺の修復過程にⅡ型肺胞上皮細胞の GLP-1 作用が関与するのではないかと考えて研究を進めた。この中で、作製した肺傷害モデルマウスに GLP-1 製剤を投与すると肺傷害が増強されて致死的となることを発見した。一方、GLP-1 受容体欠損マウスで作製した肺傷害モデルでは急性期における肺のサイトカインの発現が減弱され、組織学的にも増殖期における肺の間質の増加の抑制やリモデリング期における線維化の抑制などが認められた。逆に、GLP-1 製剤を投与した肺傷害モデルでは急性期におけるサイトカインの発現が増強され、増殖期における間質の増加も認められた。また、炎症を生じた肺から肺胞上皮細胞を単離してサイトカインの発現を調べてみると、肺全体のサイトカイン発現パターンと同様であった。これらのことから、GLP-1 は肺の修復過程において肺胞上皮細胞のサイトカインの発現を調節して関与していると考えられ、現在その機序の解明を進めている。この他、インクレチン関連薬が骨代謝に与える影響の検討、秋田大学医学部保健学科との共同研究で実施した「高脂肪食誘導性肥満マウスのインスリン抵抗性に対する運動療法の有効性」の研究結果があるが、いずれも投稿準備中のため本報告書には詳細を記載できない。 [教育] 学部学生に対して、４年生には内分泌・代謝・栄養学の講義として『臨床栄養１』および『臨床栄養２』を担当した。５年生のＢＳＬでは『食事療法』を、６年生の臨床配属には『疾患に応じた栄養療法』の単元を担当した。大学院生に対して、内分泌・代謝・老年内科学講座の大学院生２名を指導しながら一緒に研究を進めた（前述の研究、後述の業績を参照）。 [臨床] 秋田大学医学部附属病院においては固定した外来および入院病床は持たなかったが、Nutrition Support Team （NST）活動に参加し、必要に応じて NST カンファレンス・回診を行なっていた。また、秋田県の NST 実地研修は当院が唯一の実施機関であるため、諸医療機関に勤務する管理栄養士、看護師、薬剤師、臨床検査技師等に対する研修を責任者として担当していた。非常勤として診療業務を行なっていたＪＡ秋田厚生連・平鹿総合病院においては、外来患者診療・入院患者診療のみならず患者に対しての所謂『糖尿病教室』を実施し、また医療スタッフに対する勉強会・講習会も実施していた。結果、秋田県で初となる糖尿病看護認定看護師を誕生させ、糖尿病療養指導士は新たに７名の合格者を出した。自らは、日本病態栄養学会・病態栄養専門医、日本静脈経腸栄養学会・認定医の資格を新規に取得した。残念ながら、今回の期間中に研究成果を臨床現場へフィードバックすることは叶わなかった。 [業績] 1) 著書・月山克史（2012）糖尿病学の進歩 46 集（2012）インクレチンと骨. 診断と治療社．pp338-pp342. 2) 総説・解説・月山克史（2010）【臨床医に役立つ「インクレチン」講座】インクレチンの生理作用 GIP と GLP-1．ホルモンと臨床;58:7-15. ・月山克史（2010）【患者さんをやる気にさせる食事・運動療法】食事・運動に関係するインクレチンの作用血糖低下作用以外の作用を中心に．実験治療:700:59-63. ・月山克史（2011）GLP-1 受容体作動薬．糖尿病ケア:8;1190-1195. ・月山克史（2011）肥満とインクレチン－GIP の観点から－ Progress in Medicine:31:1487-1491．・月山克史（2012）インクレチンと骨代謝．医学の歩み;241:522-526. ・月山克史（2012）骨折予防効果. Progress in Medicine；32:1855-1859 ・月山克史（2012）インクレチンと骨代謝．内分泌・糖尿病・代謝内科;34:165-168. ・月山克史（2013）GIP の脂肪組織，骨に対する作用. Diabetes Frontier；24：303-307. ・月山克史（2013）骨代謝因子としてのインクレチン.医学のあゆみ；247：139-143. ・月山克史（2014）インクレチン製剤が骨代謝に及ぼす効果．血管医学；15(4)：57-61. 3) 原著論文・Ogawa E, Hosokawa M, Harada N, Yamane S, Hamasaki A, Toyoda K, Fujimoto S, Fujita Y, Fukuda K, Tsukiyama K, Yamada Y, Seino Y, Inagaki N (2011) The effect of gastric inhibitory polypeptide on intestinal glucose absorption and intestinal motility in mice. Biochem Biophys Res Commun;404:115-120. ・Narita T, Yokoyama H, Yamashita R, Sato T, Hosoba M, Morii T, Fujita H, Tsukiyama K, Yamada Y (2012) Comparisons of the effects of 12-week administration of miglitol and voglibose on the responses of plasma incretins after a mixed meal in Japanese type 2 diabetic patients. Diabetes Obes Metab;14:283-287. ・Fujita H, Morii T, Fujishima H, Sato T, Shimizu T, Hosoba M, Tsukiyama K, Narita T, Takahashi T, Drucker DJ, Seino Y, Yamada Y（2014）The protective roles of GLP-1R signaling in diabetic nephropathy: possible mechanism and therapeutic potential. Kidney Int;85(3):579-589. ・Mikada A, Narita T, Yokoyama H, Yamashita R, Horikawa Y, Tsukiyama K, Yamada Y (2014) Effects of miglitol, sitagliptin, and initial combination therapy with both on plasma incretin responses to a mixed meal and visceral fat in over-weight Japanese patients with type 2 diabetes. "the MASTER randomized, controlled trial". Diabetes Res Clin Pract;106:538-547. 4) 学会発表 A) 国際学会、国際シンポジウムなど 9th International Diabetes Federation Western Pacific Region Congress (IDF-WPR Congress) and 4th Scientific Meeting of the Asian Association for the Study of Diabetes (AASD Scientific Meeting), Kyoto ・Narita T, Sato T, Hosoba M, Morii T, Fujita H, Tsukiyama K and Yamada Y(2012) The Clinical Roles of Alpha-Glucosidase Inhibitor,as a Modulator of the Secretion of Incretins, in the Era of lncretin Therapy. (Symposium) ・ Morii T, Hosoba M, Fujita H, Tsukiyama K, Narita T, Yamada Y(2012) Liraglutide Added to Insulin Therapy in Poorly-Controlled Japanese Type 2 Diabetes. 49th Annual meeting of European association for the study of diabetes, Barcelona (Spain) ・Narita T, Yokoyama T, Yamashita R, Suzuki M, Horikawa Y, Mikada A, Tsukiyama K, Yamada Y(2013) Effects of miglitol, sitagliptin and combination of both on plasma incretins’ responses to a mixed meal and visceral fat in over-weight Japanese type 2 diabetic patients. Homeostasis through development, life, and diseases，Gumma ・Sato T, Tsukiyama K, Shimizu T, Fujita H, Narita T, Yamada Y（2014）GLP-1 regulates cytokine expression in the lung of bleomycin induced lung injury. 10th International Diabetes Federation Western Pacific Region Congress (IDF-WPR Congress) and 6th Scientific Meeting of the Asian Association for the Study of Diabetes (AASD Scientific Meeting), Singapore ・Sato T, Tsukiyama K, Shimizu T, Fujita H, Narita T, Yamada Y（2014）GLP-1 regulates cytokine expression in the lung of bleomycin induced lung injury. B) 国内学会（抜粋） i) 総会・年会第 14 回日本病態栄養学会年次学術集会，京都・月山克史（2011）メディカルカンファレンス Ⅳ 糖尿病（インクレチン関連薬と食事療法）・月山克史、山内雄一郎、島田礼一郎、神岡諭郎、石井裕子、粕壁美佐子（2011）巨大な柿胃石を認めた糖尿病患者の一例. 第 54 回日本糖尿病学会年次学術集会，札幌・森井宰，藤田弘樹，藤嶋広美，高島悟，不聞麻貴，小川和孝，阿部妹子，清水辰徳，清水尚子，三ヶ田敦史，佐藤雄大，石川素子，菅沼由美，細葉美穂子，月山克史，成田琢磨，山田祐一郎（2011）GLP-1 の酸化ストレス改善効果と腎保護作用の検討．・月山克史，清水辰徳，佐藤雄大，岡田恭司，大友和夫，細葉美穂子，森井宰，藤田浩樹，成田琢磨，山田祐一郎（2011）高脂肪食誘導性肥満マウスのインスリン抵抗性に対する運動療法の有効性．・菅沼由美，成田琢磨，清水尚子，清水辰徳，三ヶ田敦史，佐藤雄大，細葉美穂子，森井宰，藤田浩樹，月山克史，山田祐一郎（2011）シタグリプチン投与による HbA1c 低下度を規定する患者背景因子の検討．・藤田浩樹，森井宰，藤田麻貴，高島悟，小川和孝，三ヶ田敦史，菅沼由美，清水尚子，清水辰徳，佐藤雄大，細葉美穂子，月山克史，成田琢磨，山田祐一郎（2011）マイクロアレイ解析による糖尿病性腎症感受性マイクロ RNA の同定．・小川栄一，細川雅也，原田範雄，山根俊介，濱崎暁洋，豊田健太郎，藤田義人，藤本新平，福田一仁，月山克史，山田祐一郎，Drucker Daniel J，清野裕，稲垣暢也（2011）マウス小腸における外因性 GIP 投与によるブドウ糖吸収抑制の作用機序の検討．第 13 回日本骨粗鬆症学会，神戸・山田祐一郎，月山克史（2011）インクレチンから見た糖代謝・骨代謝の機能連関．（シンポジウム）第 15 回日本病態栄養学会年次学術集会，京都・月山克史（2012）インクレチンからみた糖代謝・骨代謝の機能関連．（ワークショップ）第 46 回糖尿病学の進歩，盛岡・月山克史（2012）インクレチンと骨．（シンポジウム）第 55 回日本糖尿病学会年次学術集会，横浜・清水辰徳，月山克史，佐藤雄大，大友和夫，藤田浩樹，山田祐一郎（2012）GIP 受容体の膵外組織分布の検討と新たな膵外作用の検索．・佐藤雄大，月山克史，清水辰徳，藤田浩樹，山田祐一郎（2012）GLP-1 は肺障害時の修復過程に関与する．・月山克史，清水辰徳，佐藤雄大，大友和夫，岡田恭司，塩谷隆信，細葉美穂子，森井宰，藤田浩樹，成田琢磨，山田祐一郎（2012）高脂肪食誘導性肥満マウスのインスリン抵抗性に対する運動療法の有効性（続報）．第 16 回日本病態栄養学会年次学術集会，京都・月山克史（2013）高齢糖尿病患者の栄養管理．（シンポジウム）・成田琢磨，月山克史、山田祐一郎（2013）栄養素吸収の修飾によるインクレチン分泌動態への影響．（シンポジウム）第 27 回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会，東京・月山克史（2013）インクレチンと骨．（シンポジウム）第 56 回日本糖尿病学会年次学術集会，熊本・清水辰徳，月山克史，佐藤雄大，藤田浩樹，成田琢磨，寺田幸弘，山田祐一郎（2013）GIP は受精能に影響を与える・佐藤雄大，月山克史，清水辰徳，藤田浩樹，山田祐一郎（2013）生体防御調節因子としてのインクレチン．（シンポジウム）・月山克史，清水辰徳，佐藤雄大，大友和夫，岡田恭司，塩谷隆信，細葉美穂子，森井宰，藤田浩樹，成田琢磨，山田祐一郎（2013）高脂肪食誘導性肥満マウスのインスリン抵抗性に対する運動療法の有効性（追加報告）．・鈴木美佑希，山下りさ，横山宏樹，堀川洋平，三ヶ田敦史，月山克史，成田琢磨，山田祐一郎（2013）肥満 2 型糖尿病へのミグリトール及びシタグリプチン投与とインクレチン動態ならびに体重変化への影響‐MASTER 試験‐．第 28 回日本糖尿病学会合併症学会，旭川・月山克史（2013）骨粗鬆症．（シンポジウム）第 28 回日本糖尿病・肥満動物学会，宮崎・清水辰徳，月山克史，佐藤雄大，藤田浩樹，成田琢磨，寺田幸弘，山田祐一郎（2014）肥満・糖尿病における男性不妊－精巣における GIP シグナルの影響-．第 87 回日本内分泌学会，福岡・清水辰徳，月山克史，佐藤雄大，藤田浩樹，成田琢磨，寺田幸弘，山田祐一郎（2014）精巣における GIP シグナルの低下は肥満・糖尿病における男性不妊をおこす．第 57 回日本糖尿病学会年次学術集会，大阪・保泉学，月山克史，清水辰徳，佐藤雄大，阿部妹子，細葉美穂子，藤田浩樹，成田琢磨，山田祐一郎（2014）GIP シグナル欠損による骨格筋の変化．・木村京子，月山克史，佐藤未歩，高橋玲子，藤原美和子，佐々木司郎，大久保俊治（2014）主菜の違いが食後血糖値・インスリン値に与える影響～肉料理・魚料理による比較試験～．・月山克史，木村京子，小野由紀恵，石山香，佐藤未歩，清水辰徳，佐藤雄大，細葉美穂子，藤田浩樹，成田琢磨，山田祐一郎（2014）おやつとインクレチン～和菓子・洋菓子による分泌反応～．第 18 回日本病態栄養学会年次学術集会，京都・月山克史（2015）インクレチン効果の総説．（シンポジウム） ii) 地方会（抜粋）第 83 回日本糖尿病学会中部地方会，富山・月山克史（2011）GLP-1 アナログ基礎研究から臨床へ．（ランチョンセミナー）第 52 回糖尿病学会東北地方会，仙台・木村京子，月山克史，佐藤未歩，小野由紀恵，沢村宏子，藤原美和子，高橋玲子，佐々木志郎，大久保俊治(2014)小麦ふすま入りうどんが食後血糖値・インスリン値に与える影響. C) 研究会（抜粋）群馬大学・秋田大学グローバルＣＯＥ（Global COE Program: Signal Transduction in the Regulatory System and Its Disorders）第 4 回若手研究者シンポジウム，秋田・月山克史（2010）インクレチンの膵外作用の研究．同第 5 回若手研究者シンポジウム，秋田・月山克史（2011）インクレチンの膵外作用の研究．日本病院薬剤師会東北ブロック第 3 回学術集会，秋田・月山克史（2013）基礎研究からみたインクレチン関連薬の薬理効果．