膵β細胞におけるルビコンは、インスリン抵抗性の増加に伴うグルコースホメオスタシスの維持に限られた役割を果たしている

Rubicon in pancreatic beta cells plays a limited role in maintaining glucose homeostasis following increased insulin resistance.

• Shuhei Aoyama
• Yuya Nishida
• Yoshio Fujitani
• Ayako Fukunaka
• Takeshi Miyatsuka
• Luka Suzuki
• Miwa Himuro
• Tamotsu Yoshimori
• Hirotaka Watada

抄録

オートファジーは、膵β細胞を含む細胞内恒常性の維持に重要な役割を果たすことが報告されている。ルビコンは、オートファジー関連14（ATG14）を介してホスホイノシチド3-キナーゼ（PI3K）複合体と相互作用し、オートファジーフラックスを阻害することがこれまでに報告されている数少ないオートファジー調節因子の一つであり、ルビコンの欠失はオートファジーフラックスを増加させることが示されています。オートファジー機能障害と膵β細胞障害との間に因果関係があることを示したこれまでの結果から、膵β細胞におけるルビコンの欠失は細胞の完全性を改善し、保護効果をもたらすのではないかという仮説を立てた。この仮説を検証するために、まず、βTC3膵β細胞株において、ルビコンノックダウン（KD）がオートファジーの流速を促進することを確認した。次に、ルビコン:MIP-Cre-ERT マウスにタモキシフェンを投与して膵β細胞特異的ルビコンノックアウト(βKO)マウスを作製し、遺伝子組み換えに成功したにもかかわらず、通常の食事では正常な耐糖能とインスリン分泌を示した。また、さらに２ヶ月間高脂肪食を与えてインスリン抵抗性を増加させることを試みたところ、グルコース代謝について評価されたパラメータ間ではほとんど差が見られなかった。最後に、重度のインスリン抵抗性をインスリン受容体アンタゴニスト処理で誘導したところ、ルビコンβＫＯマウスと対照マウスの間で同等のグルコース恒常性測定値が得られた。以上の結果から、膵β細胞において、ルビコンは全身のグルコースホメオスタシスの維持に限られた役割を果たしていることが示唆された。

Autophagy has been reported to play a crucial role in the maintenance of intracellular homeostasis, including in pancreatic beta cells. Rubicon, which interacts with the phosphoinositide 3-kinase (PI3K) complex, through autophagy-related 14 (ATG14), is among the few autophagy regulators that have been reported to inhibit autophagic flux to date and the deletion of Rubicon has been shown to increase autophagic flux. Based on previous results showing a causal relationship between autophagic dysfunction and pancreatic beta-cell impairment, we hypothesized that the deletion of Rubicon in pancreatic beta cells would improve cell integrity and confer protective effects. To test this hypothesis, we first confirmed that Rubicon knockdown (KD) promoted autophagic flux in βTC3 pancreatic beta-cell line. Next, we generated pancreatic beta-cell-specific Rubicon knockout (βKO) mice, by administering tamoxifen to Rubicon:MIP-Cre-ERT mice, which showed normal glucose tolerance and insulin secretion under a normal chow diet, despite successful gene recombination. We also attempted to increase insulin resistance by feeding the mice with a high-fat diet for an additional 2 months to find little differences among the parameters evaluated for glucose metabolism. Finally, severe insulin resistance was induced with insulin receptor antagonist treatment, which resulted in comparable glucose homeostasis measurements between Rubicon βKO and control mice. In summary, these results suggest that in pancreatic beta cells, Rubicon plays a limited role in the maintenance of systemic glucose homeostasis.