Vina Yanti Susanti 氏から学位申請のため提出された論文の審査要旨 Sirt1 Overexpression in POMC Neurons Partially Rescues the Obese Phenotype Induced by Insulin-resistant Constitutively-nuclear FoxO1 in Male Mice （POMC ニューロンにおける Sirt1 過剰発現は、インスリン抵抗性核内滞留型 FoxO1 による体重増加を改善する）学位論文発表予定論文 Sirt1 Overexpression in POMC Neurons Partially Rescued the Obese Phenotype Inducedby Insulin-resistant Constitutively-nuclear FoxO1 in Male Mice Endocrinology（投稿中） Vina Yanti Susanti, Tsutomu Sasaki, Masaki Kobayashi, Osamu Kikuchi, Hye-Jin Kim, Yong-Soo Lee, Hiromi Yokota-Hashimoto, Mayumi Shimpuku, Tadahiro Kitamura 論文の要旨及び判定理由肥満はエネルギーの摂取と消費のアンバランスによって生ずる。視床下部はエネルギーバランス制御の中枢として知られている。インスリンシグナル下流で負の制御を受ける転写因子 FoxO1 を視床下部で過剰発現させると、摂食促進ペプチド AgRP の遺伝子発現レベルが増加し、一方で摂食抑制ペプチド POMC の遺伝子発現は減少する。恒常的に活性を持つ核内滞留型 FoxO1（CN-FoxO1）を POMC ニューロン特異的に過剰発現させたマウス（CN-FoxO1 KI マウス）は体重増加を引き起こす。また、FoxO1 は NAD+ 依存性の脱アセチル化酵素 Sirt1 の基質の１つとしても知られている。マウス視床下部で Sirt1 を過剰発現すると、摂食抑制、エネルギー消費の亢進から体重が減少する。本研究では CN-FoxO1 KI マウスで見られる肥満の表現型が POMC ニューロン特異的に CN-FoxO1 と Sirt1 の両方を過剰発現したマウス（DKI マウス）で改善されるかを検討した。 DKI マウスでは CN-FoxO1 KI マウスと比べて体重増加が有意に抑えられ、肥満の表現型の改善が見られた。また CN-FoxO1 KI マウスでは脂肪重量が増加したが DKI マウスでは野生型と差は見られなかった。摂食量はいずれの遺伝子改変マウスも野生型と変化がなかった。一方で CN-FoxO1 KI マウスでは酸素消費量の減少傾向が認められたが、DKI マウスではこれが改善された。これらの結果から DKI マウスでの肥満改善は、基礎代謝の亢進による可能性が示唆された。in vitro の系で検討した結果、Sirt1 の過剰発現は FoxO1 のアセチル化を阻害して FoxO1 蛋白の発現量を減少させた。以上の解析から POMC ニューロンにおける Sirt1 過剰発現は FoxO1 のアセチル化の阻害と蛋白量の減少を介して、CN-FoxO1 によって引き起こされる体重増加を改善することが示唆された。以上の成績は、FoxO1 を介した視床下部 Sirt1 のエネルギー制御機構を解明したものであり、博士（医学）の学位に値するものと判定した。 (平成２６年２月１２日) 審査委員主査群馬大学教授（生体調節研究所）細胞調節分野担任小島至印副査副査群馬大学教授（医学系研究科）神経生理学分野担任平井宏和印群馬大学教授（生体調節研究所）分子細胞制御分野担任徳永文稔印参考論文 1. Hypothalamic Sirt1 prevents age-associated weight gain by improving leptin sensitivity in mice. (マウスの視床下部 Sirt1 はレプチン感受性を改善して加齢性の体重増加を抑制する) Diabetologia（in press） Sasaki T, Kikuchi O, Shimpuku M, Susanti VY, Yokota-Hashimoto H, Taguchi R, Shibusawa N, Sato T, Tang L, Amano K, Kitazumi T, Kuroko M, Fujita Y, Maruyama J, Lee-YS, Kobayashi M, Nakagawa T, Minokoshi Y, Harada A, Yamada M, Kitamura T. 2. ATF3 expression is induced by low glucose in pancreatic α and β cells and regulates glucagon but not insulin gene transcription. （低グルコース状態によって膵α細胞と膵β細胞で共に ATF3 の発現が誘導される。ATF3 はグルカゴン遺伝子の転写は制御するが、インスリン遺伝子には関与しない） Endocrine Journal（in press） Lee YS, Kobayashi M, Kikuchi O, Sasaki T, Yokota-Hashimoto H, Susanti VY, Ido Kitamura Y, Kitamura T. 3. Miglitol prevents diet-induced obesity by stimulating brown adipose tissue and energy expenditure independent of preventing the digestion of carbohydrates. （ミグリトールは消化阻害作用とは独立して褐色脂肪の活性化とエネルギー消費の亢進によって食事由来の肥満を防ぐ） Sasaki T, Shimpuku M, Kitazumi T, Hiraga H, Nakagawa Y, Shibata H, Okamatsu-Ogura Y, Kikuchi O, Kim HJ, Fujita Y, Maruyama J, Susanti VY, Yokota-Hashimoto H, Kobayashi M, Saito M, Kitamura T. 4. Hypothalamic ATF3 is involved in regulating glucose and energy metabolism in mice. （マウスの視床下部において ATF3 は糖代謝とエネルギー代謝の制御に関与する） Diabetologia 56: 1383-93, 2013 Lee YS, Sasaki T, Kobayashi M, Kikuchi O, Kim HJ, Yokota-Hashimoto H, Shimpuku M, Susanti VY, Ido-Kitamura Y, Kimura K, Inoue H, Tanaka-Okamoto M, Ishizaki H, Miyoshi J, Ohya S, Tanaka Y, Kitajima S, Kitamura T. 5. FoxO1 as a double-edged sword in the pancreas: analysis of pancreas- and β-cell-specific FoxO1 knockout mice. （膵臓特異的及びβ細胞特異的な FoxO1 ノックアウトマウスの解析から明らかとなった膵臓に対する FoxO1 の両刃の剣の働き） American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism 302: 603-13, 2012 Kobayashi M, Kikuchi O, Sasaki T, Kim HJ, Yokota-Hashimoto H, Lee YS, Amano K, Kitazumi T, Susanti VY, Kitamura YI, Kitamura T. 6. Overexpression of FoxO1 in the hypothalamus and pancreas causes obesity and glucose intolerance. （視床下部・膵臓特異的 FoxO1 の過剰発現は肥満と耐糖能障害を引き起こす） Endocrinology 153: 659-71, 2012 Kim HJ, Kobayashi M, Sasaki T, Kikuchi O, Amano K, Kitazumi T, Lee YS, Yokota-Hashimoto H, Susanti VY, Kitamura YI, Nakae J, Kitamura T.