Vol.60 No グルカゴン様ペプチド 1 の反芻動物における特異的な分泌と作用について Mabrouk EL-SABAGH はじめに incretin B K GIP gastric inhibitory polypeptide gluco

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1 Vol.60 No グルカゴン様ペプチド 1 の反芻動物における特異的な分泌と作用について Mabrouk EL-SABAGH はじめに incretin B K GIP gastric inhibitory polypeptide glucose-dependent insulinotropic polypeptide GLP-1 glucagon-like peptide amide 1 GIP GLP-1 GIP 2 GLP N 2 DPP- dipeptidyl-peptidase 6 GLP-1 75 first pass 90 7 GLP-1 VFA VFA L GLP-1 GLP-1 Proceedings of Japanese Society for Animal Nutrition and Metabolism 60(1): 35-43, The characteristics of secretion and action in glucagon-like peptide-1 of ruminants Toshihisa Sugino 1, Rika Fukumori 2, Dai Taniguchi 1, Mabrouk EL-SABAGH 1,3, Taketo Obitsu 1 ( 1 The Research Center for Animal Science, Graduate School of Biosphere Science, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima , Japan, 2 University Farm, Department of Agriculture, Utsunomiya University, Mohka , Japan, 3 Faculty of Veterinary Medicine, Kafrelsheikh University, 33516, Kafr El-Sheikh, Egypt) -35-

2 2 反芻動物の GLP-1 分泌 8 図 1 にホルスタイン種子牛の出生後からの血漿 GLP-1 濃度の推移を示した 血漿 GLP-1 濃度は 出 生後から離乳に向けて徐々に減少したが 離乳を境 に 再び増加した 血漿グルコース濃度は出生後か ら徐々に減少し 離乳後 13 週齢では成牛と同程度 の濃度であった 一方で 血漿β ヒドロキシ酪酸 BHBA 濃度は 固形飼料摂取量の増加に伴い増 加し 離乳後は高値で推移した この BHBA 濃度 の増加は 反芻胃内での酪酸発酵に依存しているも のと推測される 離乳前の血漿 GLP-1 濃度は 単胃 動物と同様にグルコース濃度と類似した推移を示し たが 離乳後はグルコース濃度が低値で推移してい たにもかかわらず GLP-1 濃度が再び増加に転じた ことから 反芻動物ではグルコース吸収以外の要因 が GLP-1 分泌に関与している可能性が考えられ ま た酪酸発酵に起因する BHBA 濃度の増加と離乳後 の推移が類似していることから インスリン分泌同 様に反芻動物では VFA が GLP-1 分泌を促進する 一要因であると考えられた 図 2 および 3 に 離乳前後の子牛におけるグルコー スおよび VFA 頸静脈投与後の血漿 GLP-1 濃度の推 移を示した 単胃動物ではグルコース投与によって 血漿 GLP-1 濃度は増加するとされているが 離乳前 後の子牛では グルコースによる GLP-1 分泌促進は 認められなかった 図 2 本稿ではデータを示さな いが 離乳前の子牛に経口からラクトースを注入し た場合 血漿 GLP-1 濃度の増加は認めている Sugino et al., 16th AAAP proceeding, 2014 このことから 反芻動物においてもグルコース吸収が GLP-1 分泌促 進の一要因であると考えられるが 単胃動物のそれ と比較してその効果は弱い可能性が考えられる 一 方で VFA による血漿 GLP-1 濃度の増加は 出生 後から認められた 図 3 また 第一胃カニューレ 装着去勢ヒツジを用い 第一胃に VFA を注入した 場合も 同様に血漿 GLP-1 濃度の増加が示されてお り その効果は酪酸 プロピオン酸 酢酸の順で大 きかった 杉野ら 未発表 さらに 血漿 GLP-1 濃度は 消化吸収を反芻胃内発酵に依存している成 ヒツジにおいて 給飼後の増加が認められている 杉 野ら 未発表 このことから 反芻動物の GLP-1 36 図 1 子牛の血漿 GLP-1 a グルコース b およ び BHBA c 濃度推移 n 5 矢印 離乳 実線 給飼前濃度 点線 時系列 調整曲線

3 図 2 離乳前後の子牛へのグルコース単回投与 i.v. が血漿 GLP-1 濃度に及ぼす影響 n 4 相対値 矢印 投与時間 投与前と比較して有意差あり p

4 図 3 離乳前後の子牛への混合 VFA 単回投与 i.v. が血漿 GLP-1 濃度に及ぼす影響 n 4 相対値 矢印 投与時間 投与前と比較して有意差あり p

5 VFA VFA VFA GLP-1 BHBA 3. 反芻動物の GLP-1 作用 インクレチン作用 GLP-1 B 7 G camp camp Ca 2 Ca 2 GLP GLP-1 B 11 GLP-1 7 GLP-1 B 3 GLP-1 VFA 4 GLP-1 5 GLP-1 GLP-1 1b GLP-1 図 4. 離乳前後の血漿 GLP-1とインスリン濃度との相関 GLP-1 VFA GLP-1 VFA GLP-1 GLP-1-39-

6 図 5. 離乳前後の子牛への GLP-1 単回投与 (i.v.) が血漿インスリン濃度に及ぼす影響 (n=4, 増加面積 :min ng/ml) 膵外作用 GLP-1 GLP-1 B A 15 GLP-1 GLP-1 DPP- 1 GLP-1 30 CE-TOFMS cations, 38 anions GLP-1 20 GLP-1 GLP-1 GLP-1 GLP-1 GLP-1 GLP-1 GLP-1 data not shown GLP-1 GLP-1 data not shown 6 TG T-CHO GLP-1 NEFA GLP-1 7 GLP-1-40-

7 表 1 去勢牛への GLP-1 単回投与 i.v. 後に変化した肝臓代謝物 n 3 Ratio GLP-1 投与後の肝臓代謝物 生理食塩水 対照区 投与後の肝臓代謝物 図 6 去勢ヒツジにおけるユーグリセミッククランプおよび GLP-1 注入が血漿成分に及ぼす影響 n 4 〇 ユーグリセミッククランプ開始時と比較して有意差あり p 0.05 GLP-1 注入開始時と比較して有意差あり p 0.05 ユーグリセミッククランプ終了時と比較して有意差あり p 0.05 グルコースは基礎血糖値を維持するように可変的に試験終了まで頸静脈から注入 41

8 a b c d 図 7 去勢ヒツジにおけるユーグリセミッククランプおよび GLP-1注入が肝臓代謝物に及ぼす影響 n 4 a 解糖系 ペントースリン酸回路 a,b p 0.05 b TCA 回路 c 糖源性基質 d 脂質代謝 ら肝臓代謝物の一部は 図 6 で示した血漿成分と同 要吸収エネルギー源を前述のように VFA に依存し 様の変化を示しており また 多数の肝臓代謝物に ており 生来的にインスリン抵抗性を有する この おいて GLP-1 はグルカゴン様の作用を示した ような動物種において GLP-1 が抗インスリン作用 以上のことから 反芻動物の GLP-1 は単胃動物と を示すことは ある意味で合目的である は異なり インスリン作用の増強あるいはインスリ 参考文献 ン類似作用は示さず グルカゴン様の作用を示す可 能性が考えられる 1 Scrocchi LA, Brown TJ, MaClusky N, et al Glucose intolerance but normal satiety in mice 4 おわりに with a null mutation in the glucagon-like peptide 1 反芻動物の GLP-1 は 単胃動物とは異なり グル receptor gene. Nat. Med., 2: コースによる分泌刺激は生来的に弱く 反芻動物の 2 Tsukiyama K, Yamada Y, Yamada C, et al 主要エネルギー源である VFA により分泌が促進さ Gastric inhibitory polypeptide as an endogenous れる また インクレチンとしての作用は単胃動物 factor promoting new bone formation after food 同様に有するが それは血糖依存的作用ではない ingestion. Mol. Endocrinolo., 20: また膵外作用に関しては抗インスリン グルカゴン 3 Turton MD, O Shea D, Gunn I, et al A role 様 作用を示すことが考えられる 反芻動物は 主 for glucagon-like peptide-1 in central regulation of 42

9 feeding. Neture, 379: Holst JJ The physiology of glucagon-like peptide 1. Physiol. Rev., 87: Seino Y, Fukushima M, Yabe D GIP and GLP-1, the two incretin hormones: Similarities and differencis. J. Diabetes Invest., 1: Larsen J, Hylleberg B, Ng K, et al Glucagonlike peptide-1 infusion must be maintained for 24 h/ day to obtain acceptable glycemia in type 2 diabetic patients who are poorly controlled on sulphonylurea treatment. Diabetes Care, 24: Annual Review Fukumori R, Mita T, Sugino T et al Plasma concentrations and effects of glucagon-like peptide-1 (7-36) amide in calves before and after weaning. Domest. Anim. Endocrinol., 43: Miyawaki K, Yamada Y, Yano H, et al Glucose intolerance caused by a defect in the enteroinsular axis: a study in gastric inhibitory polypeptide receptor knockout mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 96: Hansotia T, Baggio LL, Delmeire D, et al Double incretin receptor knockout (DIRKO) mice reveal an essential role for the enteroinsular axis in transducing the glucoregulatory actions of DPP-IV inhibitors. Diabetes, 53: Farilla L, Bulotta A, Hirshberg B, et al Glucagon-like peptide 1 inhibits cell apoptosis and improves glucose responsiveness of freshly isolated human islets. Endocrinology, 144: El-Sabagh M, Taniguchi D, Sugino T, et al Effect of glucagon-like peptide-1 and ghrelin on liver metabolites in steers. Anim. Prod. Sci., 54: EL-Sabagh M, Taniguchi D, Sugino T, et al Insulin-independent actions of glucagon-like peptide-1 in wethers. Anim. Sci. J., 86: EL-Sabagh M, Taniguchi D, Sugino T, et al Metabolomic profiling reveals differential effects of glucagon-like peptide-1 and insulin on nutrient partitioning in ovine liver. Anim. Sci. J., accepted. 15 Ikezawa Y, Yamatani K, Ohnuma H, et al Glucagon-like peptide-1 inhibits glucagoninduced glycogenolysis in perivenous hepatocytes specifically. Regul. Pept., 111:

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