RESEARCH 研究概要
メタボリックメモリーの病態生理 Metabolic memory
糖尿病性腎症のメタボリックメモリーに関わるエピジェネティック異常の解明
糖尿病早期の血糖コントロールの状態が記憶され、後年メタボリックメモリーとして糖尿病合併症の進展に関与することが明らかになりました（Lancet Diabetes Endocrinol 2, 793, 2014; N Engl J Med 359, 1577, 2008）。エピジェネティックス機構は、DNA配列を変えずに遺伝子の発現を制御する仕組みで、遺伝子スイッチとして働きます。同一個体のDNA配列はどの臓器でも同じですが、エピジェネティックス機構が臓器ごとにスイッチオン・オフを制御することによって、臓器ごとに固有の遺伝子発現が維持されています。エピジェネティックス機構のなかでもDNAメチル化は安定で次の世代の細胞にメチル化状態が引き継がれため、臓器の遺伝子発現は維持されます。しかし、生まれた後それほど変わらないと思われたDNAメチル化が部位によっては環境因子により変化し生活習慣病との関連も次第に明らかにされてきました（N Engl J Med 378, 1323, 2018）。
糖尿病性腎症でDNAメチル化異常が生じるかどうかは不明でしたが、私たちは糖尿病マウスの腎臓近位尿細管を分取して解析した結果、アンジオテンシノーゲンやHGF受容体などの遺伝子にDNAメチル化異常が生じることを見出しました（J Am Soc Nephrol 26, 2388, 2015）。これらのメチル化異常は血糖治療に抵抗性を示したことから、一度生じたメチル化異常は持続的であり、発現異常の維持を介して腎症のメモリー現象に関わると考えられました。
糖尿病性腎症でDNAメチル化異常が生じるかどうかは不明でしたが、私たちは糖尿病マウスの腎臓近位尿細管を分取して解析した結果、アンジオテンシノーゲンやHGF受容体などの遺伝子にDNAメチル化異常が生じることを見出しました（J Am Soc Nephrol 26, 2388, 2015）。これらのメチル化異常は血糖治療に抵抗性を示したことから、一度生じたメチル化異常は持続的であり、発現異常の維持を介して腎症のメモリー現象に関わると考えられました。さらにDNAメチル化異常は糖代謝に関わるPxr（Am J Physiol 314, F551, 2018）および糸球体の線維化に関わるTGFbeta（Sci Rep 8, 16338, 2018）などの遺伝子に生じていることが明らかになりました。糖尿病性腎症では、浸潤細胞や線維芽細胞の増殖があります。細胞種による分取をしないと浸潤細胞や線維芽細胞による構成細胞の変化がDNAメチル化変化に大きく影響し、病因となるメチル化異常が埋もれてしまってしまうので、わたしたちは、ソータ（Fig. 1）やマイクロダイセクション（Fig. 2）で細胞種ごとに分取して解析を行っています。現在、ヒト糖尿病性腎症の組織を用いた検討も進めており、メタボリックメモリーの機序の一端を解明したいと考えています。
Fig. 1
Fig. 2
Epigenetic abnormalities involved in metabolic memory in diabetic kidney
We assume that aberrant DNA methylation in the kidney induced by previous inadequate blood glucose control may preserve phenotypic changes and lead to progression of kidney injury in diabetes. We compared DNA methylation levels in the kidneys of control mice with those of diabetic db/db mice. Analysis of a whole kidney reveals that changes in its composition (such as an increase in inflammatory cells and fibroblasts) influence its DNA methylation levels. Therefore, we purified proximal tubular cells by flow cytometric cell sorting (Fig. 1) and found that genes such as angiotensinogen (Agt) exhibit aberrant methylation in diabetic mice (J Am Soc Nephrol 26, 2388, 2015). The finding that abnormal DNA methylation was resistant to glycemic treatment with pioglitazone suggested a possible role of DNA methylation in preserved phenotype changes in the kidney induced by previous poor glycemic control. Aberrant DNA methylation was also observed in nuclear receptor Pxr, which potentially regulates metabolic and fibrotic processes, in proximal tubular cells (Am J Physiol 314, F551, 2018) and TGF-beta, a fibrotic molecule, in mesangial cells (Sci Rep 8, 16338, 2018) obtained from diabetic mice. We are now studying human DNA methylation changes using micro-dissected kidney tissues obtained from patients with diabetic nephropathy (Fig. 2).