JP2004065181A - Diabetes model mouse - Google Patents

Diabetes model mouse Download PDF

Info

Publication number
JP2004065181A
JP2004065181A JP2002232009A JP2002232009A JP2004065181A JP 2004065181 A JP2004065181 A JP 2004065181A JP 2002232009 A JP2002232009 A JP 2002232009A JP 2002232009 A JP2002232009 A JP 2002232009A JP 2004065181 A JP2004065181 A JP 2004065181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mice
mouse
diabetes
model mouse
diabetes model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002232009A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Horio
堀尾 文彦
Ichiro Niki
仁木 一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP2002232009A priority Critical patent/JP2004065181A/en
Publication of JP2004065181A publication Critical patent/JP2004065181A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a model mouse of diabetes extremely close to non-fat type-2 diabetes frequent in Japanese and characterized by the neurogenic disorder of the control of insulin secretion. <P>SOLUTION: The model mouse is a descendant of a wild castaneus mouse and an inbred line C57BL/6J mouse and has the following characteristics. (A) The mouse shows high blood sugar level and/or abnormal sugar resistance compared with a normal line mouse, (B) the body weight and/or obesity degree are significantly lower than those of normal-line mouse and (C) the insulin secretion suppressing action of the intrinsic adrenalin through α2-adrenalin receptor is remarkably strong compared with the normal-line mouse. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、糖尿病モデルマウスとその作出方法、並びにこのモデルマウスの利用発明に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、日本人に多く発症する2型糖尿病を自然発症する新規のモデルマウスと、このモデルマウスの作出方法、並びにこのモデルマウスまたはその組織、細胞を用いた糖尿病治療薬のスクリーニング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
糖尿病は、患者数690万人、糖尿病発症の可能性を否定できない糖尿病予備群をあわせると1370万人にも上るいわば国民病である。糖尿病は慢性の高血糖を呈し、様々な合併症を引き起こす疾患であるが、その多くは「沈黙の病」といわれるように症状が現れにくく、口喝、多飲、多尿、多食などの症状が現れた時には病状が進行しており、すでに重篤な合併症を伴っている場合もある。そして、糖尿病性神経症、糖尿病性腎症、糖尿病性網膜症などの代表的な合併症以外に動脈硬化性の疾患を有することも多い疾患である。そして、これらの危険な合併症を伴う糖尿病は、膵β細胞からのインスリン供給の低下あるいはインスリン感受性組織におけるインスリン抵抗性が引き金となり発症すると考えられている。つまり、インスリン供給の低下やインスリン抵抗性、それによる代謝異常(血糖上昇)、合併症の発症というつながりを持つのが糖尿病の特徴である。
【0003】
前述のように、糖尿病はインスリン供給量の低下とインスリン抵抗性の2つの機序で起こるインスリン作用不足により発症するが、その成因は多様である。糖尿病はその成因によって、(1)1型、(2)2型、(3)その他の特定の機序、疾患によるもの、(4)妊娠糖尿病に分類される(葛谷健他、糖尿病 1999; 42(5):385−404)。(1)は、インスリン分泌細胞である膵β細胞の破壊性病変でインスリンの欠乏が生じることによって起こる糖尿病と定義づけられており、これは膵島抗原に対する自己抗体が多く認められることが多いので、主に自己免疫機序が関与している疾患であると認識されている。つまり、“絶対的”インスリン欠乏をきたす自己免疫疾患である。一方、(2)はインスリン分泌低下とインスリン感受性組織におけるインスリン抵抗性の二者が様々な割合で混在して発症するタイプで、インスリン作用の“相対的”不足によって特徴づけられるものである。 (3)には、(A)遺伝因子として遺伝子異常が同定されたもの(インスリン遺伝子そのものや、MODYなどのような膵β細胞の機能に関わる遺伝子異常、インスリン受容体遺伝子の異常などのようなインスリン作用の伝達機構に関わる遺伝子異常)と(B)他の疾患、条件に伴うもの(膵外分泌疾患、内分泌疾患、感染症)が含まれ、1型および2型糖尿病とは区別されて分類されている。また、(4)は妊娠中に発症もしくは初めて発見された糖代謝異常をいい、成因論的には他の型の糖尿病と共通の発症機序が根底にある。このように糖尿病は、成因によって4つに分類分けされており、その多くは遺伝子素因の影響を受けやすいことが特徴である。
【0004】
2型糖尿病は全糖尿病患者の大部分を占め、遺伝的素因に、過食、食事内容、ストレス、運動不足といった多くの環境因子が加わって発症、進行するという複雑な多因子疾患である。2型糖尿病の発症要因であるインスリン分泌不全とインスリン抵抗性の両者の解析に関する最近の研究の結果、膵β細胞におけるグルコース依存性インスリン分泌の分子機構およびインスリン感受性細胞における受容体以降の細胞内情報伝達経路に関してはその大要が明らかとなった。更なる詳細な機構についても精力的に解析されており、in vitro、細胞レベルでの研究は勿論のこと、発生工学的手法の技術進歩によって作成されたノックアウト(KO)マウス、トランスジェニック(Tg)マウスなどの動物モデルも大きく寄与してきた。
【0005】
例えば、インスリン生合成や、分泌に関する分子のKOマウスとして、膵β細胞型GK(glucokinase) KOマウス(Terauchi Y. et al., J. Biol. Chem. 1995; 44(12):1447−1457, Aizawa T. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996; 229(2):460−465)やKir6.2(ATP感受性Kチャンネル) KOマウス(Miki T.et al., Proc.Natl. Acad. Sci. USA. 1998; 95(18):10402−10406)が作成され、これらの分子がインスリン分泌に重要な役割を担っていることが示されている。また、IPF−1 (insulin−promoter−factor1;PDX−1とも呼ばれる) KOマウス(Jonson J.et al., Nature 1994; 371(6494):606−609)の解析からIPF−1が膵臓の形成に重要であることも明らかにされている。
【0006】
また、インスリン作用に関するKOマウスとして、インスリン受容体(insulin receptor:IR) KOマウス(Accili RL. et al, Nat. Getet. 1996; 12(1): 106−109)、骨格筋、膵β細胞、肝臓、脂肪組織特異的なIR KOマウス(Wojtaszewski J.etal, J. Clin. Invest. 1999;104(9):1257−64, 植木浩二郎, 医学のあゆみ 2000; 192(5):374−380)、インスリン受容体基質(insulin receptor substrate:IRS)−1,2,3 KOマウス(Tamemoto H. et al., Nature 1994; 372(6504):182−186, Kubota N. et al., Diabetes. 2000; 49(11): 1880−1889, Liu SC. et al., J. Biol. Chem. 1999; 274(259): 18093−18099)、組織特異的なGLUT4 KOマウス(Katz EB.et al., Nature 1995; 377(6545): 151−155, Kim J.K. et al., J. Clin. Invest. 2001; 108(1): 153−160, Abel ED. et al., Nature 2001; 409(6821): 729−733)など多くのKOマウスが作成され、各々のタンパクのインスリン作用に関する役割のみならず、インスリン抵抗性の臓器特異的な解析、インスリン抵抗性存在下における膵β細胞の増殖の機序など、糖尿病の成因・病態を考える上での知見が数多く得られている。
【0007】
これらの発生工学的手法を用いて開発された動物の応用研究は、インスリン分泌や作用の分子機構の詳細な解明に役立つだけでなく、幾つかの遺伝因子や環境因子の負荷により、多因子疾患としての2型糖尿病の病態解明を可能にするものと期待されている。また、糖尿病の発症や病態の解明に留まらず、遺伝子治療/再生医療を含む新しい治療法、治療薬の開発に応用されることが期待されるため、不可欠といえる研究分野である。
【0008】
しかし、未知の糖尿病責任遺伝子の同定という観点からは、急増する遺伝子改変糖尿病動物の貢献は極めて小さい。なぜならば大多数の遺伝子改変糖尿病動物モデルは、糖尿病の発症に重要とわかっている既知の分子をターゲットに作製されるからである。これまでに遺伝子改変モデルの作製に取り上げられた遺伝子は糖尿病全体の数%を占めるにすぎない。多くの遺伝的要因が関与する2型糖尿病の全容解明のために、未知の原因遺伝子の同定は焦眉の課題である。
【0009】
2型糖尿病患者を対象にした新規原因遺伝子同定のアプローチとしては、機能的に疾患に関与する可能性のある遺伝子を解析する“候補遺伝子アプローチ”、同胞発症家系を対象にランダムなマーカーを用いてゲノム全体をスクリーニングして疾患に関与する遺伝子の位置を同定する“ランダムマーカーアプローチ”などがある。実際に、このような遺伝子解析では幾つかの有望な遺伝子が特定されている(Froguel P. et al., N. Engl. J. Med. 1993; 328,697−702 Hanis CL. et al., Nat. Genet. 1996; 13(2): 161−166, Horikawa Y. et al., Nat. genet. 2000; 26(2): 163−175, Nishigori H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA.
2001; 98(2): 575−580)。
【0010】
ヒトにおける2型糖尿病のほとんどは、遺伝的あるいはそれ以外の要因が複雑に影響しあった結果として引き起されることは論をまたない。しかし、各々の催糖尿病因子を、糖尿病症例あるいは不均一な遺伝的バックグラウンドを持つ動物から同定する確率は非常に低いと予想される。なぜならば、ありふれた催糖尿病因子の影響は単独では非常に小さく、遺伝的に不均一な系ではその催糖尿病効果が隠蔽されてしまう可能性が高いからであり、また一方では未知の多数の遺伝子の影響を遺伝的不均一系で解析する方法は確立していないからである。そこで、未知の原因遺伝子同定に強力な手段となるのが、自然発症糖尿病動物モデルを用いた解析である。特に近交系モデル動物は、遺伝的バックグラウンドや外部環境を均一にできるため、糖尿病の病態生理の理解や原因遺伝子の探索の他、糖尿病治療薬の開発等においても重要な役割を果たしている。
【0011】
これまでにも、いくつかの自然発症2型糖尿病モデル動物が開発されてきた。例えば、ob/obマウス、db/dbマウスは共に米国のジャクソン研究所で見いだされ、遺伝性肥満モデルとして広く用いられてきた。これらのマウスは、過食によるエネルギー摂取の増加に加え、エネルギー消費の低下をきたし、高血糖、高インスリン血症、インスリン抵抗性、白色脂肪細胞の重量増加などの表現型が認められる。そして、1994年にはob/obの責任遺伝子がポジショナルクローニングにより同定され、レプチンと命名された(Zhang Y.et al., Nature 1994; 372(6505):425−432)。そして1995年には、レプチン受容体遺伝子がクローニングされdb/dbマウスの責任遺伝子であることが明らかにされた(Tartaglia LA.et al., Cell 1995; 83(7): 1263−1271)。現在、この両マウスは、レプチンの生理機能、薬理機能を含めた糖尿病、肥満の研究に広く用いられているモデルである。
【0012】
また、GKラット(Kimura K.et al., Tohoku J. Exp. med. 1982; 137(4): 453−459)は数少ない非肥満型の2型糖尿病モデルであり、インスリン分泌障害およびインスリン抵抗性をあわせもち、日本人の2型糖尿病患者に多く見られるフェノタイプを有している。このモデルは疾患感受性遺伝子のマッピングやインスリン分泌不全の病態解析などの研究に活用されている。
【0013】
OLETFラット(Kawano K. et al., Diabetes 1992; 41(11): 1422−1428)、ZDFラット(Zucker L.M. et al., Ann.N.Y.Acad.Sci. 1965; 131: 447−458)は、肥満、インスリン抵抗性を呈する2型糖尿病のモデルである。これらはいずれも膵β細胞量の減少が認められるため、2型糖尿病の発症における膵β細胞の脆弱性についての研究にも用いられている(島健二,分子糖尿病学の進歩 1999; 76−82)。その他にも、Wistar fattyラット(Ikeda H.et al., Diabetes 1981;30(12): 1045−1050)、NSYマウス(Ueda H. et al., Diabetologia 1995; 38(5): 503−508)、Akitaマウス(Yoshioka M. et al., Diabetes 1997; 46(5): 887−894)などのモデルが開発されている。そして、これらの自然発症型モデル動物は、2型糖尿病の病態の解析、原因遺伝子の探索、治療法、治療薬の開発など幅広い目的で用いられ、臨床糖尿病学への有効な情報を提供してきた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
前記のとおり、これまでに多数の2型糖尿病モデル動物が開発されている。しかしながら、2型糖尿病はあまりにも複雑な多因子疾患であるので、既存のモデル動物を用いた解析で説明づけられる病態は、2型糖尿病のごく一部分である。従って、疾患感受性遺伝子の染色体マッピングなどの研究も盛んになっている昨今、ユニークな新規2型糖尿病モデル動物の開発は新たな原因遺伝子の発見の一助となることが期待されると同時に、2型糖尿病の複雑な病態生理を理解する上で役立つことが考えられる。
【0015】
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、日本人に多い非肥満型の2型糖尿病と類似の病態を自然発症する新しい糖尿病モデルマウスと、このモデルマウスの作出方法を提供することを課題としている。
【0016】
またこの出願の発明は、この新しい糖尿病モデルマウスやその組織、細胞を用いた薬剤成分のスクリーニング方法を提供することを課題としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明者らは、前記の課題を解決するため、以下の作業仮説に基づき研究を重ね、この発明を完成させた。
【0018】
一つには、これまでに開発された2型糖尿病モデル動物は、実験用系統の中に偶然見いだされた表現型の異常(例えば、肥満やインスリン分泌障害など)を基にして系統化されたものが多い。しかしながら、複雑な多因子疾患である2型糖尿病を構成する各々の病型に対する忠実なモデル系を作出するためには、個々の病態に即した表現型を選抜指標としてモデル動物となりうる個体を特定し、それらの交配によって表現型を固定する必要がある。なお、このように特定の指標に基づいて選抜交配を行うことにより作出された糖尿病モデル動物としては、糖負荷試験を選抜指標にしてWistarラットの選抜交配により作出されたGKラット(Goto Y., et al. Proc.Jap.Acad. 1975; 51: 80−85)、および同じく糖負荷試験を指標として、アウトブレッド系統のLcl:ICRマウスから選抜交配により作出されたNSYマウス(Ueda H. et al., Diabetologia 1995; 38(5): 503−508)がある。
【0019】
2番目は、選抜指標の多元化である。特に、日本人に多い非肥満型の2型糖尿病モデルを作出するためには、体重や摂食摂水行動を指標に加えて選抜交配をすることが必要である。
【0020】
3番目として、従来の糖尿病モデルマウスは実験用の近交系マウスを出発材料としているが、このような近交系マウスはその作出過程で2型糖尿病の自然発症に関わる重要な遺伝子の幾つかを失っている危険性が高い。従って、野性型マウスの多用な表現型を導入することが、ヒト2型糖尿病の自然発症を模したモデル動物の作出には極めて効果的である。
【0021】
4番目には、神経性インスリン分泌制御の主要因子であるアドレナリンに対する感受性という大きな要因を選抜指標に加えたことである。昨今の2型糖尿病の急増の原因を考える上で、現代社会におけるストレスの増大等の神経性要因が内分泌代謝系に及ぼす影響を無視することができない。このため、単にインスリン分泌障害や非肥満であるだけでなく、神経性インスリン分泌制御の異常とその病態とを関連づけることのできるモデルマウスの作出が不可欠である。
【0022】
この出願は、以上のとおりの作業仮説のもとに完成されたものであり、前記の課題を解決するものとして、以下の発明を提供する。
【0023】
第1の発明は、野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスの子孫マウスであって、以下の特性:
(A)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(B)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い;
(C)正常系統マウスと比較した場合に内在性アドレナリンがα2−アドレナリンレセ
プターを介してインスリン分泌を抑制する作用が顕著に強い、
を有することを特徴とする糖尿病モデルマウス。
【0024】
第2の発明は、前記第1発明の好ましい形態の一つであって、子孫マウスが兄妹交配第n世代(nは1以上)マウスである糖尿病モデルマウスである。
【0025】
第3の発明は、前記第1発明の糖尿病モデルマウスと他の糖尿病モデルマウスとの交配によって作出された糖尿病モデルマウスである。
【0026】
第4の発明は、前記の糖尿病モデルマウスの組織である。
【0027】
第5の発明は、前記の糖尿病モデルマウスの細胞である。
【0028】
第6の発明は、前記の糖尿病モデルマウスの受精卵である。
【0029】
第7の発明は、以下のステップ:
(1)複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成すること;
(2)選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(a)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(b)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い、
に合致する個体の兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第1世代マウスから、基準(a)および(b)に合致する個体を選抜すること、
を含むことを特徴とする糖尿病モデルマウスの作出方法である。
【0030】
第8の発明は、前記第7発明のステップ(1)(2)に加え、さらに以下のステップ:
(3)ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウスから、基準(a)および(b)に合致する個体を選抜すること;および
(4)前記のステップ(3)を繰り返して、基準(a)および(b)に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウスを得ること、
を含む糖尿病モデルマウスの作出方法である。
【0031】
第9の発明は、以下のステップ:
(1)複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成すること;
(2)選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(c)正常系統マウスと比較した場合にα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト投与後の血糖値が顕著に上昇する;
(d)α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト投与後に異常耐糖能が正常
化する、の少なくとも一方に合致する個体の兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第1世代マウスから、基準(c)または(d)に合致する個体を選抜すること、を含むことを特徴とする糖尿病モデルマウスの作出方法である。
【0032】
第10の発明は、前記第9発明のステップ(1)(2)に加え、さらに以下のステップ:
(3)ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代子孫マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウスから、基準(c)および(d)の少なくとも一方に合致する個体を選抜すること;および
(4)前記のステップ(3)を繰り返して、基準(c)および(d)の少なくとも一方に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウスを得ること、を含む糖尿病モデルマウスの作出方法である。
【0033】
第11の発明は、以下のステップ:
(1)複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成すること;
(2)選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(a)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(b)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い;
(c)正常系統マウスと比較した場合にα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト投与後の血糖値が顕著に上昇する;
(d)α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト投与後に異常耐糖能が正常
化する、のうち、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する兄妹マウスを交配させて得た兄妹マウス第1世代マウスから、前記と同様の基準に合致する個体を選抜すること、
を含むことを特徴とする糖尿病モデルマウスの作出方法である。
【0034】
第12の発明は、前記第11発明のステップ(1)(2)に加え、さらに以下のステップ:
(3)ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウスから、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する個体を選抜すること;および
(4)前記のステップ(3)を繰り返して、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウスを得ること、
を含む糖尿病モデルマウスの作出方法である。
【0035】
第13の発明は、糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、前記第1、第2または第3発明の糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、このモデルマウスの血糖値を改善する物質を特定することを特徴とする方法である。
【0036】
第14の発明は、糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、前記第1、第2または第3発明の糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、次いでα2−アドレナリンレセプターのアゴニストを投与し、アゴニスト投与後の血糖値の上昇を抑制する物質を特定することを特徴とする方法である。
【0037】
第15の発明は、糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、前記第1、第2または第3発明の糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、このモデルマウスにα2−アドレナリンレセプターのアンタゴニストを投与した後の異常耐糖能改善作用と同程度の改善作用をもたらす物質を特定することを特徴とする方法である。
【0038】
第16の発明は、糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、前記第1、第2または第3発明の糖尿病モデルマウスの膵臓組織または膵β細胞に候補物質を作用させ、次いでアドレナリンまたはα2−アドレナリンレセプターのアゴニストを作用させ、アドレナリンまたはアゴニスト投与後のインスリン分泌量の低下を抑制する物質を特定することを特徴とする方法である。
【0039】
第17の発明は、糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、前記第1、第2または第3発明の糖尿病モデルマウスの膵臓組織または膵β細胞にアドレナリン存在下で候補物質を作用させ、この膵臓組織または膵β細胞にα2−アドレナリンレセプターのアンタゴニストを作用させた後のインスリン分泌量の上昇と同程度のインスリン分泌量上昇をもたらす物質を特定することを特徴とする方法である。
【0040】
以下、これらの発明の実施形態について詳しく説明する。
【0041】
【発明の実施の形態】
第1発明の糖尿病モデルマウスは、野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスの子孫マウスであって、以下の特性を有することを特徴としている。
(A)  正常マウスと比較した場合に耐糖能異常を示す。
(B)  正常マウスと比較した場合に体重および肥満度が有意に低い。
(C)  内在性アドレナリンがα2−アドレナリンレセプターを介してインスリン分泌を抑制する作用が、正常マウスに比べて強い。
【0042】
第2発明の糖尿病モデルマウスは、前記第1発明のマウスの特徴を有する兄妹交配第n世代(nは1以上)マウスである。
【0043】
なお、以下の説明では、この糖尿病モデルマウスをHNDマウス(Horio−Niki Diabetic Mouse)と記載することがある。
【0044】
この出願のHNDマウスは、第7〜12発明の方法によって作出することができる。
【0045】
第7発明の方法は、前記第1発明のHNDマウスを作出する方法であり、以下のステップ(1)よび(2)を必須として含むことを特徴としている。
ステップ(1):
複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成する。
ステップ(2):
選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(a)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(b)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い、に合致する個体の兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第1世代マウスから、前記基準(a)および(b)に合致する個体を選抜する。
【0046】
ステップ(1)において、「野性キャスタネウスマウス」(以下「Casマウス」と記載する)は、東南アジアに分布するマウスであり、それらの地域で棲息するマウスを捕獲して使用することができる。「C57BL/6Jマウス」(以下「B6マウス」と記載する)は、Mus musculus domesticusを起源とする一般的な近交系実験用マウスであり、遺伝背景が確立されていて絶えることなく継代が可能である。また、このB6マウスは、通常食下において耐糖能、血糖値などは正常領域にあるため、既存の糖尿病モデルマウスの解析においても、対照系統として用いられているマウスの一つである。このB6マウスは実験動物供給業者から容易に入手することができる。
【0047】
これらのマウスを交配して選抜基礎集団の子孫マウスを得る場合には、どちらを雌雄としてもよいが、Casマウス雄とB6マウス雌を交配する方が後の交配で子孫を得る点において好ましい。また、ステップ(1)の選抜基礎集団は、CasマウスとB6マウスとを交配して得た子孫マウスをそのまま使用することもできるが、好ましくは、以下の方法によって得た子孫マウス集団を用いる。すなわち、Casマウス雄とB6マウス雌とを交配し、その子孫マウスの雌をCasマウスに戻し交配する。そして、この戻し交配世代について絶食時の血糖値を測定し、高血糖(具体的には血清中のグルコース値が130−140mg/dl以上)の雄を選抜し、この雄マウスを再度B6マウス雌と交配させ、得られた子孫マウスを選抜基礎集団(F0)とする。
【0048】
なお、前記の戻し交配世代の選抜指標である「血糖値」は、例えばグルコースオキシダーゼ法に基づく市販キット(グルコースBテストワコー、和光純薬工業株式会社)を用いて測定することができる。すなわち、マウス血清1.5μlに対して酵素液250μlを加え37℃で20分インキュベーションした後、505nmにおける吸光度を測定し、標準液の吸光度より血清中のグルコース濃度を求めることができる。また、「絶食時」とは12−14時間絶食させた後の状態をいう(これに対し、「非絶食時」とは、約1時間の絶食を除き、自由摂食の状態をいう)。
【0049】
ステップ(2)では、前記の選抜基礎集団のマウス群から前記の基準(a)および(b)の両方を満たすマウス個体を選抜する。なお、これらの基準はマウス個体の任意の週齢時点で行うことができるが、好ましくは6週齢、12週齢、20週齢、40週齢のいずれか1または2以上の時点で行うようにする。
【0050】
基準(a)において、比較の対象となる「正常系統マウス」とは、血糖値やインスリン分泌能に異常を示さないマウスを例外なく使用することもできるが、好ましくは、交配の一方の系統であり、既存の糖尿病モデルマウスの解析において対照系統として用いられているB6マウスを使用する。「高血糖」であることの基準は、前記のとおり、絶食時の血清中のグルコース値が130−140mg/dl以上、好ましくは175mg/dl以上、最も好ましくは200mg/dl以上とすることができる。また、「耐糖能異常」とは糖負荷試験(後記の実施例参照)を行い、グルコース(2g/KgBW)投与後120分の血糖値が140mg/dl以上、好ましくは175mg/dl以上以上の個体
を耐糖能異常と判定するが、最も好ましくは、糖尿病判定の常法(Ueda et al., Diabetologia 1995; 38(5):503−508)に基づき、血清中グルコース値が200mg/dl以上の個体を耐糖能異常と判定する。
【0051】
基準(b)において、「正常系統マウス」は前記基準(a)と同様とすることができる。「体重」は、例えばマウスをエーテル麻酔し、通常の計量計を用いて測定することができる。また肥満度((BMI:Body mass index)は、体重を測定した後に、鼻の先から肛門までの長さ(Anal−nasal length=身長)をノギスを用いて測定し、以下の式によって求める。
【0052】
BMI(g/cm)=Body weight(g)/(Anal−nasal length)(cm)
さらに、これらの体重および/または肥満度が「有意に低い」とは、それぞれの値についての正常マウスと子孫マウスとの差を通常の有意差検定(例えば、tテスト)によって比較した場合、有意水準5%以下、好ましくは1%以下、最も好ましくは0.1%以下の差がある場合をいう。以下、「有意に」または「統計的有意に」という表現は、前記のような有意差検定による差異を意味する。
【0053】
以上のステップ(1)および(2)によって、非肥満型で高血糖の糖尿病モデルマウス(兄妹交配第1世代:F1)が得られるが、好ましくは前記ステップ(1)(2)に加え、さらに以下のステップを繰り返して、近交化モデルマウスを作出する(第8発明)。
ステップ(3):
ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウス(F2)から、基準(a)および(b)に合致する個体を選抜する。
ステップ(4):
前記のステップ(3)を繰り返して、基準(a)および(b)に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウス(Fn)を得る。
【0054】
なお、この発明において「近交化モデルマウス」とは、兄妹交配第3世代以上、好ましくは第15世代以上、最も好ましくは第20世代以上の子孫マウスを意味する。兄妹交配第20世代以上のマウスはほぼ完全に一致した遺伝背景を有し、全ての子孫マウスが前記基準(a)および(b)を満たしている。
【0055】
前記第1発明のHNDマウスは、第9発明および第10発明の方法によっても作出することができる。すなわち、第9発明の方法は、前記第7発明と同様のステップ(1)と、以下のステップ(2)を必須として含むことを特徴としている。
ステップ(2):
選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(c)正常系統マウスと比較した場合にα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト
投与後の血糖値が顕著に上昇する;
(d)α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト投与後に異常耐糖能が正常
化する、
の少なくとも一方に合致する個体の兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第1世代マウスから、基準(c)または(d)に合致する個体を選抜する。
【0056】
このステップ(2)の基準(c)は、絶食時または非絶食時にα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト(例えばクロニジン)を投与し、30〜120分後の血糖値を測定する。そして、同一の処理を受けたコントロールマウス(B6マウス等)の血糖値上昇と比較して、統計的有意に血糖値上昇を確認した場合を、基準(c)を満たす状態と判定する。基準(d)は、α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト(例えばヨヒンビン)を投与し、30〜120分後の血糖値を測定し、コントロール(生理食塩水投与)と比較して統計的有意に血糖値が低下した場合を基準(c)を満たす状態と判定する。
【0057】
以上の基準(c)および/または(d)により選抜された子孫マウス(兄妹交配第1世代マウス)は、「正常系統マウスと比較した場合に内在性アドレナリンがα2−アドレナリンレセプターを介してインスリン分泌を抑制する作用が顕著に強い」(第1発明の糖尿病モデルマウスの特性(C))マウスであり、さらにこの特性によってインスリン分泌が抑制され、結果として高血糖および耐糖能異常(特性(A))を示すマウスである。またこのマウスは、神経性要因の一つであるアドレナリン作用によってインスリン分泌を強く抑制し、肥満を伴わない高血糖を呈する(特性(B))マウスである。なお、統制(c)において「作用が顕著に強い」とは、操作的定義として、前記のとおりα2−アドレナリンレセプターのアゴニストやアンタゴニストを投与した場合の血糖値増減の程度が正常系統マウスと比較して統計的有意に強いことを意味する。
【0058】
そして、この基準(c)および/または(d)を満たす兄妹交配第1世代マウスから基準(a)および(b)に合致する兄妹マウスを交配させて兄妹交配第2世代マウスを得、さらに同様の選別交配を繰り返すことによって兄妹交配(近交化)第n世代マウスを得ることができる(第10発明)。
【0059】
さらにまた、前記第1発明の糖尿病モデルマウスは、第11発明および第12発明の方法によっても作出することができる。すなわち、第11発明の方法は、前記第7発明および第9発明と同一のステップ(1)と、以下のステップ(2)を必須として含むことを特徴としている。
ステップ(2):
選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(a)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(b)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い;
(c)正常系統マウスと比較した場合にα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト投与後の血糖値が顕著に上昇する;
(d)α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト投与後に異常耐糖能が正常
化する、のうち、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する兄妹マウスを交配させて得た兄妹マウス第1世代マウスから、前記と同様の基準に合致する個体を選抜する。
【0060】
基準(a)および(b)は前記第7発明と同一であり、基準(c)および(d)は前記第9発明と同一である。そして、好ましくは基準(a)、(b)、(c)および/または(d)に合致する個体の雌雄を交配させて兄妹交配第1世代マウスを得、さらにこのマウスから同基準に合致するマウス個体を選別することによって、前記第1発明の糖尿病モデルマウスを作出することができる。また、この基準(a)、(b)、(c)および/または(d)を満たす子孫マウスから同様の選抜交配を繰り返すことによって近交化モデルマウスを得ることができる(第12発明)。
【0061】
以上の方法によって作出された第1発明または第2発明のHNDマウスは、さらに他の糖尿病モデルマウスと交配させることができる(第3発明)。すなわち、第1発明および第2発明のHNDマウスは、(A)高血糖で、かつ耐糖能異常であり、(B)非肥満であり、そして(C)神経因性インスリン分泌異常であることを特徴としているが、このHNDマウスに他の糖尿病モデルマウス(例えば、他の要因で高血糖を示すマウス)を交配することによって、より重篤な耐糖能異常や高血糖を発症し、複雑な2型糖尿病の病態に類似したモデルマウスを得ることができる。なお、この場合の「他の糖尿病モデルマウス」としては、HNDマウスが複数の糖尿病関連遺伝子が関与していると推定されることから、単一遺伝子により糖尿病を発症する系統が好ましい。例えば、自然発症型のモデルマウスでは、インスリン抵抗性(インスリン作用不全)を有するAy(yellow obese)マウス、ob/obマウス、Tubbyマウス、Fatマウス、インスリン分泌不全を有するNSYマウス等が好ましい。さらに、発生工学的手法で作成されたインスリン抵抗性やインスリン分泌不全を示す、KO(ノックアウト)マウスやTG(トランスジェニック)があげられる。
【0062】
このようなさらなる交配によって得られた第3発明の糖尿病モデルマウスは、そのF0世代であってもよく、あるいは前記の基準(a)、(b)、(c)および/または(d)、あるいはその他の基準に基づいて選抜交配を繰り返し、近交化したものであってもよい。
【0063】
以上のとおりの第1〜3発明の糖尿病モデルマウスは、2型糖尿病の病態解析や遺伝子解析の他、第13〜15発明のスクリーニング方法の発明に使用することができる。
【0064】
第4発明は、前記第1〜3発明の糖尿病モデルマウスの組織である。この場合の「組織」とは、糖尿病の病態に関連した変化(インスリン量、アドレナリン感受性の変化など)を有する組織であり、例えばマウスの臓器、器官、体液、さらにはDNAやタンパク質等を意味する。例えば、臓器としては膵臓であり、体液としては血液や尿である。これらの組織は、例えば第14、15発明のスクリーニング方法の発明に使用することができる。
【0065】
第5発明は、前記第1〜3発明の糖尿病モデルマウスの細胞である。この場合の「細胞」とは、糖尿病の病態に関連した変異を発現する細胞であり、例えば膵B細胞等である。このような細胞もまた、第14、15発明のスクリーニング方法の発明に使用することができる。
【0066】
第6発明は、前記第1〜3発明の糖尿病モデルマウスの受精卵である。この受精卵は、この発明の糖尿病モデルマウスを安定的に保存し、かつ供給するために有用である。
【0067】
第13〜15発明は、前記第1〜3発明の糖尿病モデルマウスを用いて糖尿病治療薬の成分物質をスクリーニングする方法である。第13発明の方法は、具体的には、モデルマウスに候補物質を投与し、モデルマウスの糖尿病症状(例えば、血糖値、インスリン分泌量、体重等)を改善する物質を選択する。「候補物質」としては、未知および既知の有機または無機化合物、タンパク質、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド等を含有する。また、「投与」とは候補物質を注射によってマウス体内に導入する方法や、食餌または飲料水に候補物質を混入させて摂取させるようにしてもよい。ポリヌクレオチドやオリゴヌクレオチド(DNA断片やRNA断片)の場合には、アデノウイルス等を利用した遺伝子治療の方法等を採用することもできる。
【0068】
第14発明の方法は、具体的には、糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、次いでα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト(例えばクロニジン)を投与し、アゴニスト投与後の血糖値の上昇を抑制する候補物質を特定する方法である。また、第15発明の方法は、糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、このモデルマウスにα2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト(例えばヨヒンビン)を投与した後の血糖値の低下と同程度の血糖値低下をもたらす候補物質を特定する方法である。これらの場合の血糖値上昇や抑制の判定は、前記第9発明のステップ(2)の基準(c)を判定する場合と同様に行うことができる。これらのスクリーニング方法では、特にストレス下ののインスリン分泌不全に対して治療効果を有する物質が特定される。
【0069】
第16、17発明の方法は、前記糖尿病モデルマウスの膵臓組織や膵B細胞を用いて、糖尿病治療薬の成分物質をスクリーニングする方法である。すなわち、膵臓組織や細胞にアドレナリンやα2−アドレナリンレセプターのアゴニスト(例えばクロニジン)を作用させ(第16発明)、あるいはα2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト(例えばヨヒンビン)を作用させて、組織や細胞のインスリン分泌量の変化を指標として目的物質を特定する。インスリン分泌量の測定は、後記の実施例に記載の方法に準じて行うことができる。また、アゴニストやアンタゴニスト、候補物質を組織や細胞に「作用」させるとは、それらの物質が組織や細胞に何らかの変化(例えば、血糖値の変化)を生じさせるように操作することを意味する。例えば、物質を組織や細胞に接触させること、物質を組織や細胞内に物理的に導入することなどを意味する。
【0070】
以下、実施例を示してこの出願の発明についてさらに詳細かつ具体的に説明するが、この出願の発明は以下の例によって限定されるものではない。
【0071】
【実施例】
実施例1:糖尿病モデルマウスの作出とその近交化
この発明の糖尿病モデルマウスを作出し、その近交化を行った。
(1)  材料と方法
(1−1)  マウスとその飼育条件
Casマウスはフィリピンのマニラ近郊で1994年に並河鷹夫博士(名古屋大学農学部動物遺伝学制御講座)によって捕獲されたものを使用した。C57BL6/J(B6)マウスは日本エスエルシー株式会社から購入した。すべてのマウスは、温度22±2℃、湿度50±5%、明暗サイクル12L12D(8:00−20:00)の環境で飼育し、固形飼料(ノーサンラボMRブリーダー、日本農産工業株式会社)および、水を自由摂取させた。また、12−14時間絶食させた状態(絶食開始時間:午後8時)を絶食時とし、午前9時から約1時間を絶食させた状態を非絶食時とした。
(1−2)  血糖値の測定
グルコースオキシダーゼ法に基づく市販キット(グルコースBテストワコー、和光純薬工業株式会社)を用いて測定した。血清1.5μlに対して酵素液250μlを加え37℃で20分インキュベーションした後、505nmにおける吸光度を測定し、標準液の吸光度より血清中のグルコース濃度を求めた。
(1−3)  糖負荷試験(IPGTT:Intraperitoneal glucose tolerance test)
マウスを約14時間絶食させ、体重を測定した後、6μlの血液を尾静脈より採血した。そのすぐ後にグルコースの投与量がマウスの体重1kgあたり2gとなるように20%のグルコース溶液を(100μl/10g体重)腹腔内へ注射し、グルコース投与後30分、60分、120分で6μlの血液を尾静脈より採取した。採取した血液はグルコース濃度の測定までは氷中で保存し、微量遠心機(トミー精工株式会社製NRX−150)で15,000rpm、10分間遠心して得られた血清1.5μlを用いて、グルコース濃度を測定した。
【0072】
耐糖能異常の判定は、糖尿病判定の常法(Ueda et al., Diabetologia 1995; 38(5):503−508)に基づき、グルコース(2g/KgBW)投与後120分の血糖値が200mg/dl以上の個体を耐糖能
異常と判定した。
(1−4)  体重および肥満度の測定
マウスをエーテルで麻酔し、体重を測定した後に、鼻の先から肛門までの長さ(Anal−nasal length=身長)をノギスを用いて測定した。下の式によりBMIを求めた。
【0073】
BMI(g/cm)=Body weight(g)/(Anal−nasal length)(cm)
(2)  交配と選別
雄性のCasマウスと雌性のB6マウスとを交配し、その子孫マウスを得た。この子孫マウスの雌をCasマウスに戻し交配し、得られた戻し交配世代(約1000匹)について、絶食時の血糖値を測定し、その値が130−140mg/dl以上の雄を選抜した。選抜された雄を再度、雌のB6マウスと交配し、得られた子孫マウスを選抜基礎集団(F0)とした。
【0074】
次いで、F0集団のなかで、摂食時(非絶食時)に高血糖を示した個体同士を交配して子孫マウスを得た。この子孫マウスに対して、糖負荷試験を行い、耐糖能異常を選抜指標として、兄妹交配を行い、兄妹交配第1世代マウスを得た。さらに、耐糖能異常に加え、体重および肥満度を指標として選抜交配を繰り返し、兄妹交配第17世代までの近交化糖尿病モデルマウス系統(HNDマウス系統)を作出した。このHNDマウス系統は、理論的には全ゲノムの62.5%がB6マウス由来と考えられる。
実施例2:マウス個体における糖尿病形質の解析
実施例1で作出した近交化HNDマウス系統(兄妹交配第12世代)について、糖尿病形質を調べた。
(1)  方法
(1−1)  AUC(Area under the curve)
耐糖能試験の0,30,60,120分の時間を横軸に、各時間での血糖値を縦軸にプロットした折れ線グラフの面積のことであり、以下の式で算出した。耐糖能試験の4点の血糖値をすべて反映するため、耐糖能の総合的な評価として用いた。
0分血糖値=a、30分血糖値=b、60分血糖値=c、120分血糖値=dとする。
【0075】
AUC(mg/dl×min)=15a+30b+45c+30d
(1−2)  インスリン濃度の測定
絶食時と非絶食時に、非麻酔下で眼窩静脈から約160μlを採血し、実施例1の糖負荷試験と同様に遠心して血清を得て、測定時まで−20℃で保存した。ラジオイムノアッセイ(ShionoRIA,塩野義製薬株式会社)を用いて、血清中イムノリアクテイブインスリン(IRI)レベルを測定した。血清50μlに125Iでラベルされたインスリン溶液を50μlを添加し、インスリン抗血清溶液を50μl加えて25℃で2時間インキュベートした後、二次抗体懸濁液500μlを加えて免疫沈降を行なうため30分間25℃でインキュベートした。2,000gで10分間遠心後、上清をアスピレー夕ーで除去し、沈殿に残存した放射能をオートウェルガンマカウンター(アロカARC−380)で測定した。ラットインスリンを標準に用いて、検体中のインスリン濃度を求めた。インスリン抗体に125Iインスリンと検体中のインスリンを競合反応させるとインスリン抗体に結合する125Iインスリンの量は、マウスより採取した血清中の非標識インスリンの量にしたがって減少する。すなわち、二次抗体の添加により沈殿するインスリン−インスリン抗体結合物の放射能活性を測定することによって検体中のインスリン濃度を測定することができる。
(1−3)  インスリン分泌能試験
マウスを約14時間絶食させ、体重を測定した後、非麻酔下で眼窩静脈から50μlの血液を採取した。そのすぐ後にグルコースの投与量がマウスの体重1Kgあたり2gとなるように20%
のグルコース溶液を(100μl/10g体重)腹腔内へ注射し、グルコース投与後10分、30分で50μlの血液を眼窩静脈から採取した。そして、前記と同様に遠心して血清を得て、測定時まで−20℃で保存した。インスリン濃度は、20μlの血清を用い、インスリン測定キット(株式会社森永生科学研究所)で測定した。
(1−4)  インスリン負荷試験(ITT:insulin tolerance test)
マウスを約14時間絶食させ、体重を測定した後、8μlの血液を尾静脈より採血した。ヒトインスリン(ヒューマリンR、塩野義製薬株式会社)溶液をインスリン投与量がマウスの体重1kgあたり0.5Uとなるように腹腔内へ注射し、インスリン投与後15分、30分、60分で8μlの血液を尾静脈より採取した。採取した血液はグルコース濃度の測定までは氷中で保存し、前記と同様に遠心して血清を採取しそのうち2μlを用いて、グルコース濃度を測定した。
(1−5)  血中脂質成分の分析
7週齢時の絶食時、非絶食時において、前記のように非麻酔下でマウスの眼窩静脈から採血して得られた−20℃保存の血清を用いて、中性脂肪、遊離脂肪酸、総コレステロールについて、酵素法に基づく市販キットで濃度を求めた。
【0076】
中性脂肪の測定には、トリグリセライドEテストワコー(和光純薬株式会社)を用いて測定した。酵素液200μlに血清2μlを加え、37℃で5分インキーべートした後、600nmにおける吸光度を測定し、標準液の吸光度より血清サンプル中の中性脂肪濃度を求めた。
【0077】
遊離脂肪酸の測定には、NEFAザイム−S(栄研化学株式会社)を用い、測定した。酵素液200μlに血清5μlを加え、37℃で10分インキュベートした後、555nmにおける吸光度を測定し、標準液の吸光度より血清サンプル中の遊離脂肪酸濃度を求めた。
【0078】
総コレステロールの測定には、コレステロールEテストワコー(和光純薬株式会社)を用いた。酵素液200μlに血清2μlを加え、37℃で5分インキュベートした後、600nmにおける吸光度を測定し、標準液の吸光度より血清サンプル中の総コレステロール濃度を求めた。
(1−6)  その他の方法
肥満度、血糖値の測定、糖負荷試験は、実施例1と同様に行った。
(2)  結果
(2−1)  体重、肥満度
HNDマウス系統の個体は、6−40週齢のいずれにおいても体重、肥満度ともに対照系統であるB6マウスより、有意に低い値を示した(図1)。肥満と非肥満の判定は難しいが、HNDマウス系統は非肥満型の系統と判断された。また、B6は40週齢時まで体重の増加が観察されたのに対し、HNDマウス系統の個体は20週齢時から40週齢時からの体重増加が認められず、逆に減少する傾向を示した。
(2−2)  耐糖脳試験
6週齢時における糖負荷試験の結果、HNDマウス系統の耐糖能異常発症率は若齢にもかかわらず74%という高率であった(表1)。また、HNDマウス系統は糖負荷後30分値を除いたすべての時間において、B6よりも高値を示した(図2(a))。その中で、耐糖能異常の判定基準となる120分値は、B6マウスの122±3mg/dlに比し、HNDマウスマウス系統は287±19mg/dlと顕著に高く、糖尿病領域の値を示していた。また、AUCについても大きな差が認められた(図4)。このようにHNDマウス系統は、6週齢時ですでに明確かつ高率な耐糖能異常が観察された。そして、12、20、30週齢においてもB6と比較して糖負荷後の血糖が高く、AUCにおいても有意な差を認めていた(図2(b)−(d)、図4)。HNDマウス系統で認められる耐糖能異常発症率は12週齢時には80%と最も高く、20週齢では63%、30週齢では43%であった。
【0079】
【表1】

Figure 2004065181
【0080】
(2−3)  血糖値
HNDマウス系統の6週齢時における血糖値は、非
絶食時で358±31mg/dl、絶食時で131±5mg/dlとB6(非絶食時:176±6,絶食時:89±3)に比べて顕著に高かった(図4)。これは、明らかに糖尿病領域を示す値である。
(2−4)  血中インスリン濃度
7、23、40週齢時におけるHNDマウス系統の血中インスリン濃度は、非絶食時、絶食時のいずれにおいてもB6マウスと違いを認めなかった(図5)。
(2−5)  グルコース刺激インスリン分泌試験
7週齢時のマウスを用いて、糖負荷試験と同様の条件下のもとで、血中インスリン濃度を測定したところ、B6では、糖負荷後の血中インスリン濃度の上昇が認められたのに対し、HNDマウス系統では全く上昇が認められなかった(図6(a))。つまり、HNDマウス系統は、グルコース刺激によるインスリン分泌に明らかな障害が認められた。また、20週齢時のHNDマウス系統のマウスをIPGTT 120分値が200mg/dlを境界に、高値を示すものをdiabetes群、低値を示すものをnon−diabetes群と分けて検討したとき、diabetes群は血中インスリン濃度の上昇が認められず、Non−diabetes群では上昇が認められた(図6(b))。このことから、グルコース刺激インスリン分泌能の障害が、HNDマウス系統の耐糖能異常の主因として考えられた。
(2−6)  インスリン負荷試験
7、20、40週齢時において、インスリン負荷試験を行ったところB6マウスとHNDマウス系統の間にインスリン負荷後の血糖低下に違いは認めなかった(図7)。従って、HNDマウス系統の末梢組織でのインスリン作用は、B6マウスのそれと違いがないと考えられた。
(2−7)  血中脂質成分
7週齢において絶食時、非絶食時の血中脂質成分(遊離脂肪酸、中性脂肪、総コレステロール)について解析を行った。
遊離脂肪酸:
絶食時において、B6(1675±187μEq/l)とHNDマウス系統(1692±166μEq/l)に違いは認められなかった。しかし、非絶食時の時B6(790±62μEq/l)に比較して、HNDマウス系統(1071±82μEq/l)は有意に高い値を示した(図8(a))。
中性脂肪:
絶食時においては、B6マウスとHNDマウス系統の両マウス間で違いは認められなかった。しかし、非絶食時においては、B6マウス(149±11mg/dl)に比し、HNDマウス系統(214±27mg/dl)で高い値が観察された(図8(b))。
総コレステロール:
絶食時においては、B6(116±1mg/dl)に比し、HNDマウス系統で105±4mg/dlとわずかに低い値を示した。非絶食時においては両マウス間で違いは認められなかった(図8(c))。
実施例3:単離膵島におけるインスリン分泌能の解析
実施例1で作出したHNDマウス系統は、実施例2に示したとおり末梢組織でのインスリン作用は正常であった。そこで、インスリン分泌組織である膵臓のランゲルハンス島(膵島)を単離し、そのインスリン分泌量を解析した。
(1)  方法
(1−1)  膵臓からの膵島単離
(1−1−1)  試薬
Krebs−Ringer solution:
最終濃度、各々119mM Nacl,4.75mM KCl,5mM NaHC0,2.54mM CaCl,1.2 mMMgSO,1.2mM KHPO,20mM HEPESとなるように蒸留水で調製後、NaOHでpH7.4に合わせたものをstock solutionとした。必要に応じ、実験当日に3mMグルコース、5mg/ml BSAを添加しworking solutionとした。
Collagenase solution:
Collagenase type XI(SIGMA)を4mg/mLとなるようにKrebs−Ringer solution(3mMグルコース)に溶解した。
(1−1−2)  コラゲナーゼ消化による膵島単離
マウスの膵臓をコラゲナーゼの作用により消化して、膵島と周囲の外分泌細胞とを分離した。すなわち、非絶食条件下のマウスをジエチルエーテル麻酔し、開腹後脱血により屠殺した。その後、Collagenase solutionが膵臓全体に均一にゆきわたるように、27G注射針を用いて、膵臓に少しずつ何度も注入した。膵臓を傷つけないように注意して摘出した後、残りのコラゲナーゼ溶液と共にバックに入れて37℃で3分間消化反応を行った(注入に使ったもの、バックに入れたもの合わせて2.5mlのコラゲナーゼ溶液を使った)。反応後の組織を50mLチューブに移し、ボルテックスミキサーで攪拌後、ガラス試験管に移し換えた。膵島は大きな細胞集団であるため溶液中では沈降するため、これを利用して外分泌細胞との分離を行った。具体的には、消化された組織をKrebs−Ringer solution(3mMグルコース)により懸濁し、2分間静置した。その後、下から4cm程の溶液(膵島が沈降した部分)を残し、その上の液を再び新しいKrebs−Ringer solution(3mMグルコース)と置き換えた。これと同様の操作を2回繰り返し行った。これにより外分泌細胞をできる限り取り除き、最後に残った下層をガラスシャーレに移した。それから、実体顕微鏡下で膵島をオートピペッターを用いてピックアップし、Krebs−Ringer solution(3mMグルコース、5mg/ml BSA)の入ったガラスシャーレに移し替えた。この一連の操作により、膵島を外分泌細胞から分離することができる。
(1−2)  膵島を用いたインスリン分泌実験の方法
(1−2−1)  Batch incubation法
単離した膵島をKrebs−Ringer solution(3mMグルコース、5mg/ml BSA)入ったガラスシャーレ上に集め、実体顕微鏡下で大きさ、形の整った膵島を選別して実験に用いた。用いる膵島の大きさが不均一にならないように実体顕微鏡下で4個ずつマッチングした。次いで、小試験管(IWAKI)に0.6mlのKrebs−Ringer solution(3mMグルコース、5mg/ml BSA)を注入し、その試験管1本あたり4個となるように膵島を添加し、実験に用いた。37℃のインキュベーターで1時間プレインキュベートした後、溶液をできるだけ除去した。そして、様々な試薬(グルコース,GLP−1,GIP、グルカゴン、アドレナリン、ソマトスタチン、クロニジン)をKrebs−Ringer solution(5mg/ml BSA)で調製し、これをincubation mediumとして0.6ml添加し、恒温槽で軽く振とうしながら37℃で1時間インキューベートを行った。終了後直ちに上清を回収し、インスリン濃度をラジオイムノアッセイ(ShionoRIA,塩野義製薬株式会社)を用いて測定した。
(1−2−2)  グルコース刺激インスリン分泌試験
6週齢のマウスから単離した膵島を実験に使用した。前記したように、1時間のプレインキュベートの後、その溶液を3,10,15,20,40mMのグルコースを含む0.6ml incubation mediumに置き換え、1時間インキュベートした。そして、その溶液のインスリン濃度を測定した。
(1−2−3)   GLP−1,GIP,グルカゴンによるインスリン分泌促進効果の検討
6週齢のマウスから単離した膵島を実験に使用した。前記したように、1時間のプレインキューベートの後、その溶液を15mMグルコースに加え、各々100nMのGLP−1,GIP,グルカゴン(全てSIGMA)を含む0.6ml incubation mediumに置き換え、1時間インキュベートした。そして、その溶液のインスリン濃度を測定した。(1−2−4)  ソマトスタチン,アドレナリン,クロニジンによるインスリン分泌抑制効果の検討
20−30週齢のマウスから単離した膵島を実験に使用した。前記したように、1時間のプレインキュベートの後、その溶液を20mMグルコースに加え、1,10,100nMソマトスタチン(somatostain−28、SIGMA)、0.3,1,3,10,30nMアドレナリン([−]−adrenerline(+) bitartarate、SIGMA)あるいは1,10nMクロニジン(クロニジン塩酸塩、和光純薬工業株式会社)を含む0.6ml incubation mediumに置き換え、1時間インキュベートした。そして、その溶液のインスリン濃度を測定した。(2)  結果
(2−1)  グルコース刺激インスリン分泌能
6週齢のマウスから膵島を単離して、batch incubation法によりグルコース刺激による1時間のインスリン分泌量を測定したところ、3−40mMのどのグルコース濃度においても、B6とHNDマウス系統の両マウス間に違いは認められなかった(図9)。この結果から、HNDマウス系統の膵B細胞は、少なくとも単離膵島レベルではグルコースに応答するインスリン分泌能が正常に保たれていることが示唆された。
(2−2)  GLP−1、GIP、グルカゴンがインスリン分泌に与える影響
GLP−1、GIP、グルカゴンはグルコース刺激によるインスリン分泌を促進する働きを持つホルモンである。従って、高濃度のグルコース(15mM)存在下におけるこれらのホルモンの影響を検討した。その結果、どのホルモンを加えたときも、B6とHNDマウス系統との間でインスリン分泌量に明らかな違いを認めなかった(図10)。従って、HNDマウス系統ではこれらのインスリン分泌促進ホルモンの作用は正常に保たれており、in vivoで認められる明らかなインスリン分泌障害の要因となっていないことが示唆された。
(2−3)  ソマトスタチン、アドレナリンがインスリン分泌に与える濃度依存的な影響
ソマトスタチン、アドレナリンはグルコース刺激によるインスリン分泌を抑制する働きを持つホルモンである。従って、高濃度のグルコース(20mM)存在下における、これらのホルモンの濃度依存的な影響を検討した。
【0081】
ソマトスタチンの場合、B6マウスにおいては1nM添加で約10%の分泌抑制、10nM添加で約35%の抑制、10nM添加で約50%の抑制が見られた。これらの各濃度のソマトスタチンのインスリン分泌抑制作用は、HNDマウスにおいてもB6マウスと同程度に観察された(図11−a)。すなわち、ソマトスタチンがインスリン分泌に与える作用に関しては、B6とHNDマウス系統の両マウス間で差がないと推察された。
【0082】
一方、アドレナリンの濃度依存的なインスリン分泌に対する影響を検討したところ、B6マウスでは0.3nM添加で約10%、1nMで約15%、3nMで約40%、10nMで約60%のインスリン分泌抑制が観察された。HNDマウス系統では1nMおよび3nMのアドレナリン添加の時に、B6マウスよりもインスリン分泌が有意に強く抑制されていた。のインスリン分泌量がB6マウスより有意に減少しており、3nMのときも減少傾向が認められた(図11−b)。これらの結果は、HNDマウス系統の膵島はアドレナリンによるインスリン分泌の抑制がB6マウスよりも強く現れることを示している。そして、in vivoで認められるHNDマウス系統のインスリン分泌障害の要因にアドレナリン作用が関与している可能性が示唆された。
(2−4)  α−アドレナリンレセプターアゴニストがインスリン分泌に与える影響アドレナリンはインスリン分泌を抑制するが、これは膵B細胞に発現しているα−アドレナリンレセプターを介する作用によるものであることが知られている(DiTullio NW.et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1984; 228(1): 168−173,Nakai T. et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1981; 216(39): 607−612,Angel I. et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1988; 246(3):1098−1103, Angel I. and Langer SZ., Eur. J. Pharmacol. 1988; 154(2):191−196)。従って、HNDマウス系統で認めたアドレナリン作用の増強が、α−アドレナリンレセプターを介した作用によるものであるかどうかの検討を行うことにした。そこで、α−アドレナリンレセプターの選択的なアゴニストであるクロニジンを用いて、グルコース(20mM)刺激インスリン分泌に与える抑制効果を両マウス間で比較検討した。その結果、1nMクロニジンを添加した場合、B6マウスの膵島に比較して、HNDマウス系統ではインスリン分泌量が減少している傾向が示された(図12)。また、10nM、クロニジン添加時には有意な減少が確認された。これらの結果から、HNDマウス系統で認められたアドレナリンによるインスリン分泌抑制効果の増強がα−アドレナリンレセプターを介する作用によるものであることが示唆された。
実施例4:マウス個体におけるα−アドレナリンレセプター作用の検討
実施例2の結果から、HNDマウス系統の耐糖能異常および高血糖がインスリン分泌障害に起因することが確認され、実施例3の結果から、インスリン分泌障害が膵B細胞のα−アドレナリンレセプターを介すものであることが推測された。そこで、マウス個体におけるα−アドレナリンレセプター作用と耐糖能異常との関係を検討した。
(1)  方法
(1−1)  クロニジン投与実験:血糖測定
10−14週齢あるいは40週齢のマウスを用いて、絶食時あるいは非絶食時において実験を行った。まず、体重測定後6μlの血液を尾静脈より採血した。そのすぐ後に、生理食塩水で調製したクロニジン溶液(クロニジン塩酸塩、和光純薬工業株式会社)をクロニジンの投与量がマウスの体重1kgあたり、5μgあるいは50μgとなるように腹腔内へ注射し(100μl/10g体重)、クロニジン投与後30分、60分、120分で6μlの血液を尾静脈より採取した。採取した血液はグルコース濃度の測定までは氷中で保存し、微量遠心機(トミー精工株式会社製 NRX−150)で15,000rpm、10分間遠心して得られた血清1.5μlを用いて、グルコース濃度を測定した。(1−2)  ヨヒンビン投与実験:血糖測定
11−16週齢マウスを約14時間絶食させ、体重を測定した後、6μlの血液を尾静脈より採血した。そのすぐ後に、生理食塩水または生理食塩水で調製したヨヒンビン溶液(ヨヒンビン塩酸塩、SIGMA)を腹腔内へ注射した(100μl/10g体重)。ヨヒンビン投与後30分で6μlの血液を尾静脈から採取した後、IPGTTを行った。IPGTTは、グルコースの投与量がマウスの体重1Kgあたり2gとなるように20%のグルコース溶液を(100μl/10g体重)腹腔内へ注射
し、グルコース投与後30分、60分、120分で6μlの血液を尾静脈より採取した。採取した血液はグルコース濃度の測定までは氷中で保存し、微量遠心機(トミー精工株式会社製 NRX−150)で15,000rpm、10分間遠心して得られた血清1.5μlを用いて、グルコース渡度を測定した。
(1−3)  ヨヒンビン投与実験:インスリン測定
11−16週齢マウスを約14時間絶食させ、体重を測定した後、生理食塩水または生理食塩水で調製したヨヒンビン溶液(ヨヒンビン塩酸塩、SIGMA)を腹腔内へ注射した(100μg/10g体重)。ヨヒンビン投与後30分で160μlの血液を眼窩静脈から採取した。その後すぐに、グルコースの投与量がマウスの体重1Kgあたり2gとなるように20%のグルコース溶液を(100μ
l/10g体重)腹腔内へ注射し、グルコース投与後30分で160μlの血液を眼窩静脈より採取した。前記と同様に遠心して血清を得て、測定時まで−20℃で保存した。血中インスリン濃度の測定は、ラジオイムノアッセイ(ShionoRIA,塩野義製薬株式会社)を用いて行った。
(2)  結果
(2−1)  クロニジン投与実験の結果
絶食時あるいは非絶食時条件下において、クロニジン投与による血糖値の変化に着目して検討した。絶食時条件下において5μg/kg BWのクロニジンを投与した時、B6マウスでは血糖値の上昇を認めなかったのに対して、HNDマウス系統では約120mg/dlの大きな上昇を認めた(図13)。また、非絶食時条件下においては、B6が50mg/dl程度の血糖値の上昇であったのに比べて、HNDマウス系統では約220mg/dl程度と明らかに大きな血糖値の上昇を認めた(図14)。また、絶食時条件下において、より多量の50μg/kg BWのクロニジンを投与した時も同様に、HNDマウス系統はB6よりも有意に大きな血糖値の上昇を認めた(図15)。しかし、非絶食時条件下においてはこのクロニジンの投与量ではB6においても血糖の上昇の程度は大きく、B6とHNDマウス系統で差を認めなかった(図16)。また、5と50μg/kgBWの両濃度による血糖変化を比較したところ、B6ではクロニジンの投与量依存的に血糖値の上昇が明らかに大きくなったのに対して、HNDマウス系統では5mg/kg BWのクロニジン投与の場合でも大きな血糖上昇が観察され、50mg/kg BWの投与を行ってもさらなる血糖値の上昇が見られなかった。すなわち、HNDマウス系統では少量のクロニジンの投与に対しても血糖値の上昇は十分におこることが示された(図13−16)。
(2−2)  ヨヒンビン投与実験の結果
B6を用いた予備的な検討により、ヨヒンビンは投与量依存的に耐糖能を改善させる傾向が示された(図17)。そして、100μg/kg BW投与では、B6においては耐糖能改善作用は見られない(図17)。そこで、この投与量においてB6とHNDマウス系統との間で、ヨヒンビンが耐糖能に与える影響について比較検討を行うことにした。
【0083】
B6マウスでは、ヨヒンビン(100μg/kg BW)投与群と生理食塩水投与群においてグルコース投与後の血糖値の推移に違いは認められなかった(図18−a)。一方、HNDマウス系統のヨヒンビン(100μg/kg BW)投与群では生理食塩水投与群に比較して、グルコース投与後60、120分の血糖値が低下していた(図18−b)。この結果は、HNDマウス系統では、α−アドレナリンレセプターの阻害によって血糖の低下作用が増強したことを示している。
【0084】
次いで、このようなヨヒンビンによる耐糖能の改善が、インスリン分泌の改善によるものかどうかを検討した。その結果、HNDマウス系統の生理食塩水投与群では、実施例2での結果同様にグルコース投与後の血中インスリン濃度の上昇が認められず、インスリン分泌障害が観察きれた(図19−b)。しかし、ヨヒンビン投与群では明確な血中インスリン濃度の上昇が確認された(図19−b)。これ警告 7らの結果から、ヨヒンビン投与によるHNDマウス系統の耐糖能異常の改善は、インスリン分泌障害を改善したことによるものであることが示唆された。つまり、HNDマウス系統のインスリン分泌障害にはα−アドレナリンレセプター作用の増強が関与していることが示された。
【0085】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、日本人に多い非肥満型の2型糖尿病に極めて類似した糖尿病モデルであり、神経因性のインスリン分泌制御の障害を特徴とするマウス(HNDマウス)が提供される。これによって、2型糖尿病の病態解析や遺伝子解析が一層促進される。また、この出願の発明によって、2型糖尿病の治療薬の高精度でのスクリーニングが可能となる。さらに、このモデルマウスは7週齢前後の若齢から糖尿病を発症し、生体への長期の高血糖の作用を検出しうるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、B6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角)の体重変化を示したグラフであり、(b)はB6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角)の肥満度の変化を示したグラフである。個体数は5〜15。数値は平均値±SEM。*はunpaired tテスト(以下、t テストと略す)によるB6マウスとの差がp<0.001水準で有意であることを示す。
【図2】(a)は6週齢のB6マウス(白丸:n=9)とHNDマウス系統(黒四角:n=24)に対する耐糖能試験による血中グルコース量の変化を示したグラフである。(b)は12週齢のB6マウス(白丸:n=14)とHNDマウス系統(黒四角:n=20)に対する耐糖能試験による血中グルコース量の変化を示したグラフである。(c)は、20週齢のB6マウス(白丸:n=10)とHNDマウス系統(黒四角:n=24)に対する耐糖能試験による血中グルコース量の変化を示したグラフである。(d)は30週齢のB6マウス(白丸:n=12)とHNDマウス系統(黒四角:n=30)に対する耐糖能試験による血中グルコース量の変化を示したグラフである。数値は平均値±SEM。*および**はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.01およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図3】(a)は6−30週齢のB6マウス(n=5−15)とHNDマウス系統(n=16−42)の耐糖能試験におけるAUCを示したグラフである。数値は平均値±SEM。*は tテストによるB6マウスとの差がp<0.01水準で有意であることを示す。
【図4】(a)は6−40週齢のB6マウス(n=5−12)およびのHNDマウス系統(n=16−42)の非絶食時の血中グルコース量である。(b)は同じく絶食時の血中グルコース量である。数値は平均値±SEM。*、**、***はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05、p<0.01およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図5】(a)は6週齢のB6マウス(白バー:n=5−12)とHNDマウス系統(グレーバー:n=16−42)の非絶食(Non−fasting)および絶食時(Fasting)における血中インスリン濃度を示したグラフである。(b)は23週齢マウス、(c)は40週齢マウスの同様の結果である。数値は平均値±SEM。統計処理はtテストによって行った。
【図6】(a)は7週齢のB6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角)に対する耐糖能試験中のグルコース刺激によるインスリン分泌量の変化を示したグラフである。(b)は23週齢のB6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角および黒三角)の同様のインスリン分泌量の変化を示したグラフである。HNDマウス系統は20週齢時における血糖値の200mg/dlより多いか少ないかで糖尿病群(黒四角)および非糖尿病群(黒三角)に分けた。数値は6−8個体の測定の平均値±SEM。*および**はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図7】(a)は7週齢のB6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角)に対するインスリン負荷試験による血中グルコース量の変化を示したグラフである。(b)は20週齢マウス、(c)は40週齢マウスの同様の結果を示したグラフである。数値は平均値±SEM。*は、tテストによるB6マウスとの差がp<0.01水準で有意であることを示す。
【図8】(a)は7週齢のB6マウス(白バー:n=7)とHNDマウス系統(グレーバー:n=5−8)の非絶食(Non−fasting)および絶食時(Fasting)における血清NEFA量を示したグラフである。(b)は血清TG量、(c)は血清TC量を同様に示したグラフである。平均値±SEM。*は、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05水準で有意であることを示す。
【図9】6週齢のB6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角)のそれぞれから単離した膵島のインスリン分泌に対するグルコースの投与量依存効果を示したグラフである。数値は3−6検体の測定の平均値±SEM。統計処理はtテストによって行った。
【図10】6週齢のB6マウス(白バー)とHNDマウス系統(黒バー)のそれぞれから単離した膵島のグルコース刺激インスリン分泌量に対するGLP−1、GIPまたはグルカゴンの効果を示したグラフである。数値は3−6検体の測定の平均値±SEM。統計処理はtテストによって行った。
【図11】(a)は20−30週齢のB6マウス(白丸)とHNDマウス系統(黒四角)のそれぞれから単離した膵島のグルコース刺激インスリン分泌量に対するソマトスタチンの投与量依存効果を示したグラフである。(b)はアドレナリンの同様の効果を示したグラフである。数値は、(a)は4−7検体、(b)は5−20検体の測定の平均値±SEM。*は、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05水準で有意であることを示す。
【図12】20−30週齢のB6マウス(白バー)とHNDマウス系統(黒バー)のそれぞれから単離した膵島のグルコース刺激インスリン分泌量にα2−アドレナリンレセプターのアゴニストであるクロニジンの効果を示したグラフである。数値は4−5検体の測定の平均値±SEM。*は、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05水準で有意であることを示す。
【図13】(a)は10−14週齢のB6マウス(白丸:n=6)とHNDマウス系統(黒四角:n=8)の絶食時血糖値に対するクロニジン(5μg/kg BW)の効果の経時的変化を示したグラフである。(b)は同様の効果の時間依存性変化を示したグラフである。数値は平均値±SEM。*および**はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.01およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図14】(a)は10−14週齢のB6マウス(白丸:n=4)とHNDマウス系統(黒四角:n=8)の非絶食時血糖値に対するクロニジン(5μg/kg BW)の効果の経時的変化を示したグラフである。(b)は同様の効果の時間依存性変化を示したグラフである。数値は平均値±SEM。*、**および***はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05、p<0.01およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図15】(a)は10−14週齢のB6マウス(白丸:n=8)とHNDマウス系統(黒四角:n=12の絶食時血糖値に対するクロニジン(50μg/kg BW)の効果の経時的変化を示したグラフである。(b)は同様の効果の時間依存性変化を示したグラフである。数値は平均値±SEM。*および**はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.01およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図16】(a)は10−14週齢のB6マウス(白丸:n=4)とHNDマウス系統(黒四角:n=8)の非絶食時血糖値に対するクロニジン(50μg/kg BW)の効果の経時的変化を示したグラフである。(b)は同様の効果の時間依存性変化を示したグラフである。数値は平均値±SEM。*はtテストによるB6マウスとの差がp<0.001水準で有意であることを示す。
【図17】25−50週齢のB6マウスの耐糖能試験における生理食塩水(saline)またはヨヒンビンの投与量依存効果を示したグラフである。数値は3−4検体の測定の平均値±SEM。*は、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05水準で有意であることを示す。
【図18】(a)は11−16週齢のB6マウス(n=8)の耐糖能試験における生理食塩水(白丸)またはヨヒンビン(黒四角:100μg/kg BW)の投与量依存効果を示したグラフである。(b)はHNDマウス系統(n=10)における同様の効果を示したグラフである。(c)はAUCの結果であり、白バーは生理食塩水、グレーバーはヨヒンビン、左側がB6マウス、右側がHNDマウス系統である。数値は平均値±SEM。*および**はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05およびp<0.001水準で有意であることを示す。
【図19】(a)は11−16週齢のB6マウス(n=3−4)の耐糖能試験中のインスリン分泌量に対する、生理食塩水(白丸)またはヨヒンビン(黒四角:100μg/kg BW)の効果を示したグラフである。(b)はHNDマウス系統(n=3−4)における同様の効果を示したグラフである。(c)は試験中の初期30分間の血中インスリン濃度の変化であり、白バーは生理食塩水、グレーバーはヨヒンビン、左側がB6マウス、右側がHNDマウス系統である。数値は平均値±SEM。*および**はそれぞれ、tテストによるB6マウスとの差がp<0.05およびp<0.01水準で有意であることを示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a diabetic model mouse, a method for producing the same, and an invention utilizing the model mouse. More specifically, the invention of this application relates to a novel model mouse that spontaneously develops type 2 diabetes that frequently occurs in Japanese people, a method for producing the model mouse, and a diabetes treatment using the model mouse or its tissues and cells. The present invention relates to a drug screening method.
[0002]
[Prior art]
Diabetes is a national illness that amounts to 13.7 million people, including 6.9 million patients and a pre-diabetes group who cannot rule out the possibility of developing diabetes. Diabetes is a disease that presents with chronic hyperglycemia and causes various complications.Many of them are less likely to cause symptoms such as "silent disease", and are often associated with vocalism, polydipsia, polyuria, and polyphagia. When symptoms appear, the condition is advanced and may already be accompanied by serious complications. And it is a disease that often has an arteriosclerotic disease in addition to typical complications such as diabetic neuropathy, diabetic nephropathy, and diabetic retinopathy. Diabetes with these dangerous complications is thought to be triggered by a decrease in insulin supply from pancreatic β cells or insulin resistance in insulin-sensitive tissues. In other words, diabetes is characterized by a decrease in insulin supply and insulin resistance, resulting in abnormal metabolism (increased blood sugar) and the onset of complications.
[0003]
As mentioned above, diabetes is caused by insufficient insulin action caused by two mechanisms of decreased insulin supply and insulin resistance, and the causes are various. Diabetes is classified according to its etiology as (1) type 1, (2) type 2, (3) due to other specific mechanisms or diseases, and (4) gestational diabetes mellitus (Katsuya Ken et al., Diabetes # 1999; # 42) (5): 385-404). (1) is defined as diabetes caused by insulin deficiency in a destructive lesion of pancreatic β-cells, which are insulin-secreting cells, and since autoantibodies to pancreatic islet antigens are often observed, It is recognized as a disease mainly involving an autoimmune mechanism. In other words, it is an autoimmune disease that causes "absolute" insulin deficiency. On the other hand, (2) is a type in which the two of insulin secretion decrease and insulin resistance in the insulin-sensitive tissue coexist at various ratios, and are characterized by a "relative" deficiency of insulin action. (3) (A) Genetic abnormalities identified as genetic factors (such as the insulin gene itself, gene abnormalities related to pancreatic β-cell function such as MODY, and abnormalities of the insulin receptor gene) Genetic abnormalities related to the insulin action transmission mechanism) and (B) Other diseases and conditions (pancreatic exocrine diseases, endocrine diseases, infectious diseases) are included, and are classified and distinguished from type 1 and type 2 diabetes ing. In addition, (4) refers to abnormalities in glucose metabolism that developed during pregnancy or were discovered for the first time, and are pathogenically based on a common pathogenesis mechanism with other types of diabetes. As described above, diabetes is classified into four types according to causes, and most of them are characterized by being susceptible to a genetic predisposition.
[0004]
Type 2 diabetes accounts for the majority of all diabetic patients and is a complex multifactorial disease that develops and progresses with a number of environmental factors such as overeating, diet, stress, and lack of exercise in addition to genetic predisposition. Recent studies on the analysis of both insulin secretion deficiency and insulin resistance, which are the causes of type 2 diabetes, have shown the molecular mechanism of glucose-dependent insulin secretion in pancreatic β-cells and intracellular information following receptors in insulin-sensitive cells. The outline of the transmission route was clarified. Further detailed mechanisms have been energetically analyzed, and not only studies in vitro and at the cell level, but also knockout (KO) mice and transgenic (Tg) created by technological advances in developmental engineering techniques. Animal models such as mice have also contributed significantly.
[0005]
For example, as a KO mouse of a molecule related to insulin biosynthesis and secretion, pancreatic β-cell type GK (glucokinase) KO mouse (Terauchi Y. et al., J. Biol. Chem. 1995; 44 (12): 1447-1457, Aizawa T. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996; 229 (2): 460-465) and Kir6.2 (ATP sensitive K channel) KO mouse (Miki T. et al., Proc. Natl. Acad. \ Sci. \ USA. \ 1998; $ 95 (18): 10402-10406), indicating that these molecules play an important role in insulin secretion. In addition, IPF-1 {(insulin-promoter-factor1; also referred to as PDX-1)} KO mouse (Jonson J. et al., Nature 1994; 371 (6494): 606-609) shows that IPF-1 forms pancreas. Is also important.
[0006]
In addition, as KO mice relating to insulin action, insulin receptor (insulin receptor: IR) @KO mice (Accili @ RL. @ Et @ al, @ Nat. @ Getet. @ 1996; @ 12 (1): @ 106-109), skeletal muscle, pancreatic β cells, Liver and adipose tissue-specific IR @ KO mice (Wojtaszewski@J.etal, @ J. @ Clin. @ Invest. @ 1999; 104 (9): 1257-64, @Ueki Kojiro, Medical History 2000; @ 192 (5): 374-380) Insulin receptor substrate (IRS) -1,2,3 KO mouse (Tamemoto H. et al., Nature 1994; 372 (6504): 82-186, Kubota N. et al., Diabetes. 2000; 49 (11): 1880-1889, Liu SC. Et al., J. Biol. Chem. 1999; 274 (259): 18093-18099) Specific GLUT4 KO mice (Katz EB. Et al., Nature 1995; 377 (6545): 151-155, Kim JK et al., J. Clin. Invest. 2001; 108 (1): 153- 160, Abel ED. Et al., Nature 2001; 409 (6821): 29729-733) and many other KO mice have been produced, with only the role of each protein relating to the insulin action. Rather, many findings have been obtained in considering the pathogenesis and pathophysiology of diabetes, such as organ-specific analysis of insulin resistance and the mechanism of pancreatic β-cell proliferation in the presence of insulin resistance.
[0007]
Applied research on animals developed using these developmental engineering techniques not only helps to elucidate the molecular mechanisms of insulin secretion and action, but also causes the burden of multifactorial diseases due to the load of several genetic and environmental factors. It is expected to be able to elucidate the pathology of type 2 diabetes. It is an indispensable research field because it is expected to be applied not only to elucidation of the onset and pathophysiology of diabetes but also to the development of new therapeutic methods and therapeutics including gene therapy / regenerative medicine.
[0008]
However, the contribution of rapidly increasing genetically modified diabetic animals is extremely small in terms of identifying unknown diabetes responsible genes. This is because the majority of genetically modified diabetic animal models are made with known molecules that are known to be important in the development of diabetes. Genes that have been discussed in the creation of genetically modified models account for only a few percent of all diabetes. Identification of unknown causative genes is an urgent task for elucidating the full picture of type 2 diabetes involving many genetic factors.
[0009]
An approach to identify novel causal genes in patients with type 2 diabetes includes a “candidate gene approach,” which analyzes genes that may be functionally involved in the disease, and uses random markers in sibling-affected families. There is a "random marker approach" that screens the entire genome to identify the location of genes involved in the disease. In fact, some promising genes have been identified in such genetic analysis (Froguel P. et al., N. Engl. J. Med. 1993; 328, 697-702 Hanis CL. Et al., Nat. @ Genet. @ 1996; 13 (2): @ 161-166, @ Horikawa @ Y. @ et.al., @ Nat. @ Genet. @ 2000; @ 26 (2): @ 163-175, @ Nishigori @ H. @ et.al., @ Proc. @ Natl. @ Acad. Sci. @ USA.
2001; $ 98 (2): $ 575-580).
[0010]
It is not surprising that most type 2 diabetes in humans is caused by complex effects of genetic or other factors. However, the probability of identifying each diabetic factor from diabetic cases or animals with heterogeneous genetic background is expected to be very low. Because the effects of common diabetic factors alone are very small, they are likely to mask their diabetic effects in genetically heterogeneous systems, and on the other hand, many unknown genes This is because no method has been established for analyzing the effects of genomics using a genetically heterogeneous system. Therefore, analysis using a spontaneously diabetic animal model is a powerful tool for identifying unknown causative genes. In particular, inbred model animals can play a significant role in understanding the pathophysiology of diabetes, searching for causative genes, and developing therapeutic drugs for diabetes, etc., because they can make the genetic background and external environment uniform.
[0011]
Several spontaneous type 2 diabetes model animals have been developed so far. For example, ob / ob mice and db / db mice have both been found at the Jackson Laboratory in the United States and have been widely used as models for hereditary obesity. These mice have reduced energy expenditure in addition to increased energy intake due to overeating, and have phenotypes such as hyperglycemia, hyperinsulinemia, insulin resistance, and increased weight of white adipocytes. Then, in 1994, the ob / ob responsible gene was identified by positional cloning and named leptin (Zhang Y. et al., Nature 1994; 372 (6505): 425-432). And in 1995, the leptin receptor gene was cloned and revealed to be the responsible gene for db / db mice (Tartaglia LA. Et al., Cell 1995; 83 (7): 1263-1271). At present, these mice are widely used models for the study of diabetes and obesity, including the physiological and pharmacological functions of leptin.
[0012]
GK rats (Kimura K. et al., Tohoku J. Exp. Med. 1982; 137 (4): 453- 459) are among the few non-obese type 2 diabetes models that have impaired insulin secretion and insulin resistance. It has a phenotype often seen in Japanese type 2 diabetes patients. This model has been used for research such as mapping of disease susceptibility genes and analysis of the pathology of insulin secretion deficiency.
[0013]
OLETF rats (Kawano K. et al., Diabetes 1992; 41 (11): 1422-1428), ZDF rats (Zucker LM et al., Ann. NY Acad. Sci. 1965; 131: 447) -458) is a model of type 2 diabetes exhibiting obesity and insulin resistance. Since all of them show a decrease in the amount of pancreatic β cells, they are also used in studies on the vulnerability of pancreatic β cells in the development of type 2 diabetes (Kenji Shima, Advances in Molecular Diabetes 1999; 76-82) ). In addition, Wistar fatty rats (Ikeda H. et al., Diabetes 1981; 30 (12): 1045-1050), NSY mice (Ueda H. et al., Diabetologia 1995; 38 (5): 503-508) And Kita mice (Yoshioka M. et al., Diabetes 1997; 46 (5): 887-894). These spontaneous model animals have been used for a wide range of purposes, including analysis of the pathology of type 2 diabetes, search for causative genes, therapeutic methods, and development of therapeutic drugs, and have provided effective information for clinical diabetics. .
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a large number of type 2 diabetes model animals have been developed so far. However, since type 2 diabetes is an overly complex multifactorial disease, the pathological condition explained by analysis using existing model animals is only a small part of type 2 diabetes. Therefore, in recent years, research on chromosome mapping of disease susceptibility genes has been actively conducted, and the development of a unique new type 2 diabetes model animal is expected to assist in the discovery of a new causative gene. It may help to understand the complex pathophysiology of diabetes.
[0015]
The invention of this application was made in view of the above circumstances, and a new diabetes model mouse spontaneously developing a disease state similar to non-obese type 2 diabetes, which is common in Japanese, The task is to provide a production method.
[0016]
Another object of the invention of the present application is to provide a method for screening a drug component using the new diabetes model mouse and its tissue and cells.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present application have conducted research based on the following working hypothesis to solve the above-mentioned problem, and completed the present invention.
[0018]
In part, type 2 diabetes model animals that have been developed to date have been phylogenetic based on phenotypic abnormalities (eg, obesity and impaired insulin secretion) that were accidentally found in experimental strains. There are many things. However, in order to create a faithful model system for each type of type 2 diabetes that is a complex multifactorial disease, it is necessary to identify individuals that can be model animals using a phenotype that is suited to each disease state as a selection index. It is necessary to fix the phenotype by crossing them. In addition, as a diabetes model animal created by performing selective mating based on a specific index as described above, a GK rat (Goto @ Y., Produced by selective mating of Wistar rats using a glucose tolerance test as a selective index). et al., Proc. Jap. Acad., 1975; 51: 80-85), and NSY mice (Ueda, H. et al.) produced by selective crossing from outbred Lcl: ICR mice using the glucose tolerance test as an index. , Diabetologia $ 1995; $ 38 (5): $ 503-508).
[0019]
The second is the diversification of selection indices. In particular, in order to create a non-obese type 2 diabetes model, which is common in Japanese, it is necessary to carry out selective mating in addition to body weight and eating and drinking behavior as indices.
[0020]
Third, conventional inbred mouse models are based on experimental inbred mice. Such inbred mice have some of the important genes involved in the spontaneous onset of type 2 diabetes in the process of their production. There is a high risk of losing. Therefore, introduction of various phenotypes of wild-type mice is extremely effective in creating a model animal that mimics the spontaneous onset of human type 2 diabetes.
[0021]
Fourth, a major factor, sensitivity to adrenaline, a major factor in the control of neuronal insulin secretion, was added to the selection index. In considering the cause of the recent rapid increase in type 2 diabetes, it is not possible to ignore the effects of neural factors such as increased stress in the modern society on the endocrine metabolic system. For this reason, it is indispensable to create a model mouse that can not only impair insulin secretion or non-obesity but also relate abnormal neuronal insulin secretion control to its pathological condition.
[0022]
This application has been completed based on the working hypothesis described above, and provides the following invention as a solution to the above-mentioned problem.
[0023]
The first invention is a progeny mouse of a wild castaneus mouse and an inbred C57BL / 6J mouse, having the following characteristics:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
(C) Endogenous adrenaline is α2-adrenergic when compared to normal strain mice
The effect of suppressing insulin secretion via putter is remarkably strong,
A diabetes model mouse characterized by having:
[0024]
The second invention is one of the preferable embodiments of the first invention, and is a diabetes model mouse in which the offspring mouse is the nth generation (n is 1 or more) of sibling mating.
[0025]
A third invention is a diabetes model mouse created by crossing the diabetes model mouse of the first invention with another diabetes model mouse.
[0026]
A fourth invention is the tissue of the above-mentioned diabetes model mouse.
[0027]
A fifth invention is a cell of the above-mentioned diabetes model mouse.
[0028]
A sixth invention is a fertilized egg of the aforementioned diabetes model mouse.
[0029]
The seventh invention includes the following steps:
(1) creating a selected basal population consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice;
(2) From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
Selecting from the first-generation sibling mating mice obtained by mating sibling mice of individuals matching the criteria (a) and (b),
And a method for producing a diabetes model mouse.
[0030]
According to an eighth aspect, in addition to the steps (1) and (2) of the seventh aspect, the following steps are further included:
(3) selecting individuals matching the criteria (a) and (b) from the second generation siblings obtained by mating the siblings of the first generation siblings selected in the step (2); and
(4) repeating the above step (3) to obtain a sibling crossed nth generation (n is 3 or more) mouse meeting criteria (a) and (b);
A method for producing a diabetes model mouse comprising:
[0031]
The ninth invention includes the following steps:
(1) creating a selected basal population consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice;
(2) From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(C) blood glucose levels are significantly increased after administration of α2-adrenergic receptor agonists when compared to normal strain mice;
(D) Abnormal glucose tolerance is normal after administration of α2-adrenergic receptor antagonist
Selecting from the first generation mice mated with siblings obtained by mating sibling mice of individuals matching at least one of the following criteria: (c) or (d). This is a method for producing a diabetic model mouse.
[0032]
According to a tenth aspect, in addition to the steps (1) and (2) of the ninth aspect, the following steps are further included:
(3) From the second generation mice mated with siblings of the first generation offspring mice selected in step (2), an individual matching at least one of the criteria (c) and (d) is obtained. Selecting; and
(4) Repeating the step (3) to obtain a sibling mating nth generation (n is 3 or more) mouse meeting at least one of the criteria (c) and (d). Is the way.
[0033]
The eleventh invention includes the following steps:
(1) creating a selected basal population consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice;
(2) From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
(C) blood glucose levels are significantly increased after administration of α2-adrenergic receptor agonists when compared to normal strain mice;
(D) Abnormal glucose tolerance is normal after administration of α2-adrenergic receptor antagonist
(A) and (c); (a) and (d); (b) and (c); (b) and (d); (a), (b), and (c). (A), (b) and (d); or from a first-generation sibling mouse obtained by mating sibling mice matching (a), (b), (c) and (d), Selecting individuals that meet similar criteria,
And a method for producing a diabetes model mouse.
[0034]
According to a twelfth invention, in addition to the steps (1) and (2) of the eleventh invention, the following steps are further included:
(3) Reference (a) and (c); (a) and (d) from the sibling mated second generation mouse obtained by mating the sibling mated first generation mouse selected in step (2). (B) and (c); (b) and (d); (a), (b) and (c); (a), (b) and (d); or (a), (b), ( selecting individuals that meet c) and (d); and
(4) Repeating step (3) above, the criteria (a) and (c); (a) and (d); (b) and (c); (b) and (d); (B) and (c); (a), (b) and (d); or n-th generation of sibling crosses matching (a), (b), (c) and (d) (n is 3 or more) Getting a mouse,
A method for producing a diabetes model mouse comprising:
[0035]
A thirteenth invention is a method for screening a therapeutic agent for diabetes, comprising administering a candidate substance to the diabetic model mouse of the first, second, or third invention, and identifying a substance that improves the blood glucose level of the model mouse. It is a method characterized by doing.
[0036]
A fourteenth invention is a method for screening a therapeutic agent for diabetes, comprising administering a candidate substance to the diabetes model mouse of the first, second or third invention, and then administering an agonist of an α2-adrenergic receptor, This is a method characterized by identifying a substance that suppresses an increase in blood glucose level after administration.
[0037]
A fifteenth invention is a method for screening a therapeutic agent for diabetes, which comprises administering a candidate substance to the diabetic model mouse of the first, second or third invention, and administering an antagonist of α2-adrenergic receptor to the model mouse. The method is characterized by specifying a substance which has an improving effect at the same level as the abnormal glucose tolerance improving effect after the above.
[0038]
A sixteenth invention is a method for screening a therapeutic agent for diabetes, which comprises causing a candidate substance to act on pancreatic tissue or pancreatic β cells of the diabetes model mouse according to the first, second, or third invention, and then causing adrenaline or α2- This is a method characterized by causing an agonist of an adrenergic receptor to act, and specifying a substance that suppresses a decrease in the amount of insulin secretion after administration of the adrenaline or the agonist.
[0039]
A seventeenth invention is a method for screening a therapeutic agent for diabetes, which comprises causing a candidate substance to act on pancreatic tissue or pancreatic β cells of the diabetes model mouse of the first, second, or third invention in the presence of adrenaline. This is a method characterized by specifying a substance which causes an increase in insulin secretion level equivalent to an increase in insulin secretion level after an α2-adrenergic receptor antagonist acts on pancreatic tissue or pancreatic β cells.
[0040]
Hereinafter, embodiments of these inventions will be described in detail.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The diabetes model mouse of the first invention is a progeny mouse of a wild castaneus mouse and an inbred C57BL / 6J mouse, and has the following characteristics.
(A) Δ shows impaired glucose tolerance when compared to normal mice.
(B) 体重 Significantly lower body weight and obesity as compared to normal mice.
(C) Endogenous adrenaline has a stronger effect of suppressing insulin secretion via α2-adrenergic receptor than normal mice.
[0042]
The diabetes model mouse of the second invention is an nth generation (n is 1 or more) of mating siblings having the characteristics of the mouse of the first invention.
[0043]
In the following description, this diabetes model mouse may be described as an HND mouse (Horio-Niki \ Diabetic \ Mouse).
[0044]
The HND mouse of this application can be produced by the method of the seventh to twelfth inventions.
[0045]
The method of the seventh invention is a method for producing the HND mouse of the first invention, and includes the following steps (1) and (2) as essential.
Step (1):
A selection basal group consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild Castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice is created.
Step (2):
From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) From the first generation mice mated with siblings obtained by mating sibling mice of an individual that has significantly lower body weight and / or obesity degree compared to normal strain mice, the above criteria (a) and ( Individuals matching b) are selected.
[0046]
In step (1), “Wild Castaneus mice” (hereinafter, referred to as “Cas mice”) are mice distributed in Southeast Asia, and can capture and use mice that live in those areas. “C57BL / 6J mouse” (hereinafter referred to as “B6 mouse”) is a common inbred strain mouse derived from Mus @ musculus @ domesticus, and has a well-established genetic background and is continuously passaged. It is possible. This B6 mouse is one of the mice used as a control strain in the analysis of existing diabetes model mice because glucose tolerance, blood glucose level, etc. are in the normal range under normal diet. The B6 mice are readily available from experimental animal suppliers.
[0047]
When these mice are bred to obtain offspring mice of the selected basal group, either may be male or female, but it is preferable to breed the male Cas mouse and the female B6 mouse in that the subsequent breeding will obtain progeny. As the selection basic population in step (1), a progeny mouse obtained by crossing a Cas mouse and a B6 mouse can be used as it is, but a progeny mouse population obtained by the following method is preferably used. That is, a male Cas mouse and a female B6 mouse are bred, and the female offspring mouse is backcrossed to the Cas mouse. Then, the blood sugar level of the backcross generation at the time of fasting was measured, and a male with high blood sugar (specifically, a serum glucose level of 130 to 140 mg / dl or more) was selected. And the resulting offspring mice are used as a selected basal group (F0).
[0048]
The "blood glucose level", which is a selection index for the backcross generation, can be measured, for example, using a commercially available kit based on the glucose oxidase method (Glucose B Test Wako, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). That is, 250 μl of an enzyme solution is added to 1.5 μl of mouse serum, and the mixture is incubated at 37 ° C. for 20 minutes. Then, the absorbance at 505 nm is measured, and the glucose concentration in the serum can be determined from the absorbance of the standard solution. Further, “at fasting” means a state after fasting for 12 to 14 hours (in contrast, “non-fasting” means a state of free eating except for about 1 hour fasting).
[0049]
In step (2), a mouse individual that satisfies both the criteria (a) and (b) is selected from the mouse group of the selected basic population. In addition, these criteria can be performed at an arbitrary age of a mouse individual, but preferably at any one or two or more of the age of 6 weeks, 12 weeks, 20 weeks, and 40 weeks. To
[0050]
In the criterion (a), the “normal strain mouse” to be compared can be a mouse that does not show abnormalities in blood glucose level or insulin secretion ability without exception, but preferably is one strain of the cross. Yes, B6 mice used as a control strain in the analysis of existing diabetes model mice are used. As described above, the criterion for “hyperglycemia” may be a glucose level in serum during fasting of 130 to 140 mg / dl or more, preferably 175 mg / dl or more, and most preferably 200 mg / dl or more. . In addition, “abnormal glucose tolerance” refers to an individual having a glucose tolerance test (see Examples below) and a blood glucose level of 140 mg / dl or more, preferably 175 mg / dl or more, 120 minutes after glucose (2 g / KgBW) administration.
Is determined to be impaired glucose tolerance, most preferably an individual having a serum glucose level of 200 mg / dl or more based on the standard method for determining diabetes (Ueda et al., Diabetologia 1995; 38 (5): 503-508). Is judged to be glucose intolerance.
[0051]
In the criterion (b), the “normal strain mouse” can be the same as the criterion (a). The “body weight” can be measured, for example, by anesthetizing a mouse with ether and using a usual measuring instrument. Further, the obesity degree ((BMI: Body @ mass @ index)) is obtained by measuring the length from the tip of the nose to the anus (Anal-nasal @ length = height) using calipers after measuring the weight, and using the following formula.
[0052]
BMI (g / cm2) = Body @ weight (g) / (Anal-nasal @ length)2(Cm)2
Furthermore, “significantly lower” in the weight and / or obesity level means that the difference between a normal mouse and a progeny mouse for each value is compared with a normal significant difference test (for example, a t test). It means that there is a difference of 5% or less, preferably 1% or less, and most preferably 0.1% or less. Hereinafter, the expression “significantly” or “statistically significant” means a difference by the significance test as described above.
[0053]
By the above steps (1) and (2), a non-obese, hyperglycemic diabetic model mouse (first generation of sibling mating: F1) can be obtained. Preferably, in addition to the above steps (1) and (2), The following steps are repeated to produce an inbred model mouse (8th invention).
Step (3):
Individuals matching the criteria (a) and (b) are selected from the second generation mice (F2) obtained by mating the first generation sibling mice selected in step (2).
Step (4):
The above step (3) is repeated to obtain n-th generation (n is 3 or more) mice (Fn) of mating siblings meeting the criteria (a) and (b).
[0054]
In the present invention, the “inbred model mouse” means a progeny mouse of the third generation or more, preferably the 15th generation or more, most preferably the 20th generation or more of sibling mating. Mice of the 20th generation or more of sibling crosses have almost completely matched genetic backgrounds, and all offspring mice satisfy the above criteria (a) and (b).
[0055]
The HND mouse of the first invention can also be produced by the methods of the ninth and tenth inventions. That is, the method of the ninth invention is characterized in that the method essentially includes the same step (1) as the seventh invention and the following step (2).
Step (2):
From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(C) agonists of α2-adrenergic receptor when compared to normal strain mice
Post-dose blood glucose levels increase significantly;
(D) Abnormal glucose tolerance is normal after administration of α2-adrenergic receptor antagonist
Become
From the first generation mice obtained by mating sibling mice of individuals matching at least one of the above, individuals matching the criteria (c) or (d) are selected.
[0056]
The criterion (c) of this step (2) is to administer an α2-adrenergic receptor agonist (for example, clonidine) at the time of fasting or non-fasting, and measure the blood glucose level 30 to 120 minutes later. Then, when the blood sugar level is statistically significantly increased as compared with the blood sugar level of a control mouse (such as a B6 mouse) that has undergone the same treatment, it is determined that the criterion (c) is satisfied. The criterion (d) is that an α2-adrenergic receptor antagonist (for example, yohimbine) is administered, the blood glucose level is measured 30 to 120 minutes later, and the blood glucose level is statistically significantly higher than that of the control (administration of physiological saline). It is determined that the case where the temperature has decreased meets the criterion (c).
[0057]
The offspring mouse (first generation sibling mating mouse) selected according to the above criteria (c) and / or (d) is described as follows: "In comparison with normal strain mice, the endogenous adrenaline secretes insulin via α2-adrenergic receptor. Are significantly stronger in suppressing the effect of insulin "(characteristic (C) of the diabetic model mouse of the first invention), which further suppresses insulin secretion, resulting in hyperglycemia and impaired glucose tolerance (characteristic (A) Mouse). In addition, this mouse is a mouse that strongly suppresses insulin secretion by an adrenergic action, which is one of the neural factors, and exhibits hyperglycemia without obesity (characteristic (B)). In the control (c), “significantly strong action” is defined as an operational definition as described above, in which the degree of increase or decrease in blood glucose level when an agonist or antagonist of α2-adrenergic receptor is administered is compared with that of a normal strain mouse. Means statistically significant.
[0058]
Then, sibling mice meeting the criteria (a) and (b) are bred from the first-generation sibling mating mice meeting the criteria (c) and / or (d) to obtain sibling second-generation mice, and furthermore, By repeating the selective breeding of the above, sibling mating (inbred) nth generation mice can be obtained (10th invention).
[0059]
Furthermore, the diabetes model mouse of the first invention can be produced by the method of the eleventh invention and the twelfth invention. That is, the method of the eleventh invention is characterized by including the same step (1) as the seventh invention and the ninth invention and the following step (2) as essential.
Step (2):
From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
(C) blood glucose levels are significantly increased after administration of α2-adrenergic receptor agonists when compared to normal strain mice;
(D) Abnormal glucose tolerance is normal after administration of α2-adrenergic receptor antagonist
(A) and (c); (a) and (d); (b) and (c); (b) and (d); (a), (b), and (c). (A), (b) and (d); or from a first-generation sibling mouse obtained by mating sibling mice matching (a), (b), (c) and (d), Individuals meeting similar criteria are selected.
[0060]
Criteria (a) and (b) are the same as in the seventh aspect, and criteria (c) and (d) are the same as in the ninth aspect. Then, preferably, males and females of individuals meeting the criteria (a), (b), (c) and / or (d) are bred to obtain first-generation brother-sister mated mice. The diabetic model mouse of the first invention can be produced by selecting individual mice. Further, inbred model mice can be obtained by repeating the same selective breeding from progeny mice meeting the criteria (a), (b), (c) and / or (d) (twelfth invention).
[0061]
The HND mouse of the first invention or the second invention created by the above method can be further bred to another diabetes model mouse (third invention). That is, the HND mice of the first and second inventions are (A) hyperglycemic and impaired glucose tolerance, (B) non-obese, and (C) neuropathic insulin secretion abnormality. As a characteristic, by crossing this HND mouse with another diabetic model mouse (for example, a mouse showing hyperglycemia due to other factors), more severe impaired glucose tolerance and hyperglycemia develop, and complicated 2 A model mouse similar to the pathology of type diabetes can be obtained. In this case, as the “other diabetes model mouse”, a strain that develops diabetes with a single gene is preferable because the HND mouse is presumed to be involved in a plurality of diabetes-related genes. For example, among the spontaneously-occurring model mice, Ay (yellow obse) mice having insulin resistance (insulin dysfunction), ob / ob mice, Tubby mice, Fat mice, and NSY mice having deficiency in insulin secretion are preferable. Furthermore, KO (knockout) mice and TG (transgenic), which show insulin resistance and insulin secretion deficiency created by developmental engineering techniques, can be mentioned.
[0062]
The diabetes model mouse of the third invention obtained by such further crossing may be the F0 generation thereof, or may be the aforementioned criteria (a), (b), (c) and / or (d), or Inbreeding may be repeated by selecting and mating based on other criteria.
[0063]
The diabetes model mice of the first to third inventions as described above can be used for the invention of the screening methods of the thirteenth to fifteenth inventions, in addition to the pathological analysis and gene analysis of type 2 diabetes.
[0064]
A fourth invention is the tissue of the diabetes model mouse according to the first to third inventions. The “tissue” in this case is a tissue having a change (such as a change in the amount of insulin or adrenergic sensitivity) related to the pathological condition of diabetes, and means, for example, an organ, an organ, a body fluid, a DNA, a protein, or the like of a mouse. . For example, the organ is the pancreas, and the body fluid is blood or urine. These tissues can be used, for example, in the invention of the screening methods of the fourteenth and fifteenth inventions.
[0065]
A fifth invention is the cell of the diabetes model mouse according to the first to third inventions. The “cell” in this case is a cell that expresses a mutation associated with the pathology of diabetes, such as a pancreatic B cell. Such cells can also be used for the invention of the screening methods of the fourteenth and fifteenth inventions.
[0066]
A sixth invention is a fertilized egg of the diabetes model mouse of the first to third inventions. This fertilized egg is useful for stably storing and supplying the diabetes model mouse of the present invention.
[0067]
The thirteenth to fifteenth inventions are a method of screening for a component of a therapeutic drug for diabetes using the diabetes model mouse of the first to third inventions. In the method of the thirteenth invention, specifically, a candidate substance is administered to a model mouse, and a substance that improves the diabetic symptoms (eg, blood glucose level, insulin secretion amount, body weight, etc.) of the model mouse is selected. “Candidate substances” include unknown and known organic or inorganic compounds, proteins, peptides, polynucleotides, oligonucleotides, and the like. In addition, “administration” may be a method of introducing a candidate substance into a mouse body by injection, or a method in which the candidate substance is mixed with food or drinking water to be taken. In the case of a polynucleotide or an oligonucleotide (a DNA fragment or an RNA fragment), a method of gene therapy using an adenovirus or the like may be employed.
[0068]
Specifically, the method of the fourteenth invention is a method of administering a candidate substance to a diabetic model mouse, and then administering an agonist (eg, clonidine) of an α2-adrenergic receptor, and suppressing an increase in blood glucose level after administration of the agonist. It is a method of specifying. The method according to the fifteenth aspect of the present invention provides a method of administering a candidate substance to a diabetic model mouse, and reducing the blood glucose level to about the same level as the decrease in blood glucose level after administering an α2-adrenergic receptor antagonist (eg, yohimbine) to the model mouse. This is a method of identifying candidate substances to be brought. The determination of the increase or suppression of the blood sugar level in these cases can be performed in the same manner as the determination of the reference (c) in step (2) of the ninth aspect. These screening methods identify substances that have a therapeutic effect on insulin deficiency, especially under stress.
[0069]
The method of the sixteenth and seventeenth inventions is a method of screening for a component substance of a therapeutic agent for diabetes using the pancreatic tissue or pancreatic B cells of the diabetes model mouse. That is, an adrenaline or α2-adrenergic receptor agonist (for example, clonidine) is allowed to act on pancreatic tissue or cells (16th invention), or an α2-adrenergic receptor antagonist (for example, yohimbine) is caused to act on the pancreatic tissue or cells to cause insulin secretion of the tissue or cell. The target substance is specified using the change in the amount as an index. The amount of insulin secretion can be measured according to the method described in the examples below. To “act” an agonist, antagonist, or candidate substance on a tissue or cell means that the substance or substance is manipulated to cause some change in the tissue or cell (for example, a change in blood glucose level). For example, this means contacting a substance with a tissue or cell, physically introducing a substance into a tissue or cell, and the like.
[0070]
Hereinafter, the invention of this application will be described in more detail and specifically with reference to examples, but the invention of this application is not limited to the following examples.
[0071]
【Example】
Example 1: Production of a diabetic model mouse and inbreeding thereof
The diabetes model mouse of the present invention was produced and inbred.
(1) Materials and methods
(1-1) Mouse and breeding conditions
The Cas mouse used was one that was captured by Dr. Takao Namikawa (Nagoya University Faculty of Agriculture, Department of Animal Genetics Control) in 1994 near Manila, Philippines. C57BL6 / J (B6) mice were purchased from SLC Japan. All mice were bred in an environment with a temperature of 22 ± 2 ° C., a humidity of 50 ± 5%, a light-dark cycle of 12L12D (8:00 to 20:00), solid feed (Northan Lab MR breeder, Nippon Agricultural Industry Co., Ltd.) and They had free access to water. The state of fasting for 12-14 hours (fasting start time: 8:00 pm) was defined as fasting, and the state of fasting for about 1 hour from 9:00 am was defined as non-fasting.
(1-2) Measurement of blood sugar level
The measurement was performed using a commercially available kit based on the glucose oxidase method (Glucose B Test Wako, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). After adding 250 μl of the enzyme solution to 1.5 μl of the serum and incubating at 37 ° C. for 20 minutes, the absorbance at 505 nm was measured, and the glucose concentration in the serum was determined from the absorbance of the standard solution.
(1-3) Sugar tolerance test (IPGTT: Intraperitoneal glucose tolerance test)
The mice were fasted for about 14 hours, weighed, and 6 μl of blood was collected from the tail vein. Immediately thereafter, a 20% glucose solution was injected intraperitoneally (100 μl / 10 g body weight) so that the dose of glucose was 2 g per kg of mouse body weight, and 6 μl of glucose solution was administered 30 minutes, 60 minutes, and 120 minutes after glucose administration. Blood was collected from the tail vein. The collected blood was stored on ice until the glucose concentration was measured, and glucose was collected using 1.5 μl of serum obtained by centrifugation at 15,000 rpm for 10 minutes in a microcentrifuge (NRX-150 manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.). The concentration was measured.
[0072]
Judgment of glucose intolerance is based on a standard method for judging diabetes (Ueda et al., Diabetologia 1995; $ 38 (5): 503-508), and the blood glucose level at 200 minutes after administration of glucose (2 g / KgBW) is 200 mg / dl. Glucose tolerance of the above individuals
It was determined to be abnormal.
(1-4) Measurement of body weight and obesity level
After the mice were anesthetized with ether and weighed, the length from the tip of the nose to the anus (Anal-nasal length) was measured using calipers. The BMI was determined by the following equation.
[0073]
BMI (g / cm2) = Body @ weight (g) / (Anal-nasal @ length)2(Cm)2
(2) Mating and sorting
Male Cas mice and female B6 mice were crossed to obtain offspring mice. The females of the offspring mice were backcrossed to Cas mice, and blood glucose levels during fasting were measured for the resulting backcross generations (about 1000), and males having a value of 130 to 140 mg / dl or more were selected. The selected males were again bred to female B6 mice, and the obtained progeny mice were used as a selection base group (F0).
[0074]
Next, in the F0 group, individuals showing hyperglycemia at the time of feeding (non-fasting) were crossed with each other to obtain offspring mice. The progeny mice were subjected to a glucose tolerance test, and siblings were mated using abnormal glucose tolerance as a selection index to obtain first-generation siblings. Furthermore, in addition to impaired glucose tolerance, selective mating was repeated using the body weight and the degree of obesity as indices to create an inbred diabetes model mouse strain (HND mouse strain) up to the 17th generation of sibling mating. In this HND mouse strain, theoretically, 62.5% of the whole genome is considered to be derived from B6 mouse.
Example 2: Analysis of diabetes traits in mouse individuals
Diabetic traits were examined for the inbred HND mouse strain (12th generation of sibling mating) created in Example 1.
(1) Method
(1-1) @AUC (Area \ under \ the \ curve)
It is the area of a line graph in which the time of 0, 30, 60, and 120 minutes in the glucose tolerance test is plotted on the horizontal axis, and the blood glucose level at each time is plotted on the vertical axis, and was calculated by the following formula. In order to reflect all four glucose levels in the glucose tolerance test, it was used as a comprehensive evaluation of glucose tolerance.
It is assumed that the 0-minute blood sugar level = a, the 30-minute blood sugar level = b, the 60-minute blood sugar level = c, and the 120-minute blood sugar level = d.
[0075]
AUC (mg / dl × min) = 15a + 30b + 45c + 30d
(1-2) Measurement of insulin concentration
Approximately 160 μl of blood was collected from the orbital vein under non-anesthesia at the time of fasting and non-fasting, and serum was obtained by centrifugation in the same manner as in the glucose tolerance test of Example 1, and stored at −20 ° C. until measurement. Serum immunoreactive insulin (IRI) levels were measured using a radioimmunoassay (ShionoRIA, Shionogi & Co., Ltd.). 50 μl of serum125After adding 50 μl of the insulin solution labeled with I, adding 50 μl of the insulin antiserum solution and incubating at 25 ° C. for 2 hours, adding 500 μl of the secondary antibody suspension and performing immunoprecipitation for 30 minutes at 25 ° C. Incubated. After centrifugation at 2,000 g for 10 minutes, the supernatant was removed with an aspirator, and the radioactivity remaining in the precipitate was measured with an Autowell gamma counter (Aloka ARC-380). The insulin concentration in the sample was determined using rat insulin as a standard. Insulin antibody125Competitive reaction between I-insulin and insulin in sample binds to insulin antibody125The amount of I-insulin decreases according to the amount of unlabeled insulin in the serum collected from the mouse. That is, the insulin concentration in the sample can be measured by measuring the radioactivity of the insulin-insulin antibody conjugate precipitated by the addition of the secondary antibody.
(1-3) Insulin secretion ability test
The mice were fasted for about 14 hours, weighed, and then 50 μl of blood was collected from the orbital vein under non-anesthesia. Immediately after that, the glucose dose was adjusted to 20 g so that the dose was 2 g per 1 kg of mouse body weight.
Was injected intraperitoneally (100 μl / 10 g body weight), and 50 μl of blood was collected from the orbital vein 10 minutes and 30 minutes after glucose administration. Then, serum was obtained by centrifugation in the same manner as described above, and stored at −20 ° C. until measurement. The insulin concentration was measured using an insulin measurement kit (Morinaga Science Laboratory Co., Ltd.) using 20 μl of serum.
(1-4) Insulin tolerance test (ITT: insulin tolerance test)
The mice were fasted for about 14 hours, weighed, and then 8 μl of blood was collected from the tail vein. A solution of human insulin (Humulin R, Shionogi & Co., Ltd.) was intraperitoneally injected so that the dose of insulin was 0.5 U / kg of mouse body weight, and 8 μl at 15, 30, and 60 minutes after insulin administration. Was collected from the tail vein. The collected blood was stored on ice until the glucose concentration was measured, and serum was collected by centrifugation in the same manner as described above, and the glucose concentration was measured using 2 μl of the serum.
(1-5) Analysis of blood lipid components
At the time of fasting at 7 weeks of age and at the time of non-fasting, neutral fat, free fatty acid, total fatty acid, and total fat were obtained using -20 ° C-preserved serum obtained by collecting blood from the orbital vein of mice under non-anesthesia as described above. The concentration of cholesterol was determined using a commercially available kit based on the enzymatic method.
[0076]
Neutral fat was measured using Triglyceride E Test Wako (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). After adding 2 μl of serum to 200 μl of the enzyme solution and incubating at 37 ° C. for 5 minutes, the absorbance at 600 nm was measured, and the neutral fat concentration in the serum sample was determined from the absorbance of the standard solution.
[0077]
Free fatty acids were measured using NEFAzyme-S (Eiken Chemical Co., Ltd.). After adding 5 μl of serum to 200 μl of the enzyme solution and incubating at 37 ° C. for 10 minutes, the absorbance at 555 nm was measured, and the free fatty acid concentration in the serum sample was determined from the absorbance of the standard solution.
[0078]
Cholesterol E test Wako (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for the measurement of total cholesterol. After adding 2 μl of serum to 200 μl of the enzyme solution and incubating at 37 ° C. for 5 minutes, the absorbance at 600 nm was measured, and the total cholesterol concentration in the serum sample was determined from the absorbance of the standard solution.
(1-6) Other methods
The measurement of the degree of obesity, the blood glucose level, and the glucose tolerance test were performed in the same manner as in Example 1.
(2) Result
(2-1) Weight, obesity level
Individuals of the HND mouse strain showed significantly lower values in both body weight and obesity than the control strain B6 mouse at any of the age of 6 to 40 weeks (FIG. 1). Although it is difficult to determine obesity and non-obesity, the HND mouse strain was determined to be a non-obese strain. B6 showed an increase in body weight up to the age of 40 weeks, whereas individuals of the HND mouse strain did not show an increase in body weight from the age of 20 weeks to the age of 40 weeks. Indicated.
(2-2) Glucose tolerance brain test
As a result of the glucose tolerance test at the age of 6 weeks, the incidence of abnormal glucose tolerance of the HND mouse strain was as high as 74% despite the young age (Table 1). In addition, the HND mouse strain showed a higher value than B6 at all times except for the value 30 minutes after the glucose load (FIG. 2 (a)). Among them, the 120-minute value serving as a criterion for determination of impaired glucose tolerance was significantly higher at 287 ± 19 mg / dl in the HND mouse mouse strain compared to 122 ± 3 mg / dl of B6 mice, indicating a value in the diabetic area. I was Also, a large difference was observed for AUC (FIG. 4). As described above, in the HND mouse strain, a clear and high rate of glucose intolerance was already observed at the age of 6 weeks. Blood glucose after glucose loading was higher than that of B6 even at 12, 20, and 30 weeks of age, and a significant difference was also observed in AUC (FIGS. 2 (b)-(d), FIG. 4). The incidence of impaired glucose tolerance observed in the HND mouse strain was the highest at 80 weeks at 12 weeks of age, 63% at 20 weeks of age, and 43% at 30 weeks of age.
[0079]
[Table 1]
Figure 2004065181
[0080]
(2-3) Blood sugar level
The blood glucose level of the HND mouse strain at the age of 6 weeks was non-
It was 358 ± 31 mg / dl during fasting and 131 ± 5 mg / dl during fasting, which was significantly higher than B6 (non-fasting: 176 ± 6, fasting: 89 ± 3) (FIG. 4). This is a value that clearly indicates the diabetic area.
(2-4) Blood insulin concentration
At 7, 23, and 40 weeks of age, the blood insulin concentration of the HND mouse strain did not differ from that of the B6 mouse during both non-fasting and fasting (FIG. 5).
(2-5) Glucose-stimulated insulin secretion test
When blood insulin levels were measured using mice at the age of 7 weeks under the same conditions as in the glucose tolerance test, an increase in blood insulin levels after glucose loading was observed in B6. In contrast, no increase was observed in the HND mouse strain (FIG. 6 (a)). That is, in the HND mouse strain, a clear impairment was observed in glucose-stimulated insulin secretion. In addition, when the mice of the HND mouse strain at the age of 20 weeks were examined by dividing the IPGTT 120 minute value at a boundary of 200 mg / dl, those showing high values into the diabets group and those showing low values from the non-diabetes group, No increase in blood insulin concentration was observed in the diabetes group, and an increase was observed in the non-diabetes group (FIG. 6 (b)). From this, impairment of glucose-stimulated insulin secretion ability was considered to be the main cause of impaired glucose tolerance in the HND mouse strain.
(2-6) Insulin tolerance test
At 7, 20, and 40 weeks of age, when an insulin tolerance test was performed, there was no difference in blood glucose reduction after insulin loading between the B6 mouse and the HND mouse strain (FIG. 7). Therefore, it was considered that the insulin action in the peripheral tissues of the HND mouse strain was not different from that of the B6 mouse.
(2-7) Blood lipid components
At 7 weeks of age, blood lipid components (free fatty acids, neutral fats, total cholesterol) during fasting and non-fasting were analyzed.
Free fatty acids:
Upon fasting, no difference was observed between B6 (1675 ± 187 μEq / l) and the HND mouse strain (1692 ± 166 μEq / l). However, the HND mouse strain (1071 ± 82 μEq / l) showed a significantly higher value than B6 (790 ± 62 μEq / l) at the time of non-fasting (FIG. 8 (a)).
Neutral fat:
At the time of fasting, no difference was observed between the B6 mouse and the HND mouse strain. However, at the time of non-fasting, a higher value was observed in the HND mouse strain (214 ± 27 mg / dl) than in the B6 mouse (149 ± 11 mg / dl) (FIG. 8 (b)).
Total cholesterol:
At the time of fasting, the HND mouse strain showed a slightly lower value of 105 ± 4 mg / dl compared to B6 (116 ± 1 mg / dl). At the time of non-fasting, no difference was observed between both mice (FIG. 8 (c)).
Example 3: Analysis of insulin secretion ability in isolated pancreatic islets
As shown in Example 2, the HND mouse strain created in Example 1 had normal insulin action in peripheral tissues. Thus, the pancreatic islets of Langerhans (pancreatic islets), which are insulin secreting tissues, were isolated, and the amount of insulin secreted was analyzed.
(1) Method
(1-1) Isolation of pancreatic islets from pancreas
(1-1-1) Reagent
Krebs-Ringer Solution:
Final concentrations, each of 119 mM NaCl, 4.75 mM KCl, 5 mM NaHC03, 2.54 mM CaCl2, 1.2 mM MgSO4, 1.2 mM @ KH2PO4, 20 mM @ HEPES, prepared with distilled water, and adjusted to pH 7.4 with NaOH to obtain a stock @ solution. If necessary, on the day of the experiment, 3 mM glucose, 5 mg / ml @BSA was added to obtain working @solution.
Collagenase @ solution:
Collagenase type XI (SIGMA) was dissolved in Krebs-Ringer solution (3 mM glucose) to a concentration of 4 mg / mL.
(1-1-2) Isolation of pancreatic islets by collagenase digestion
The mouse pancreas was digested by the action of collagenase to separate islets from surrounding exocrine cells. That is, mice under non-fasting conditions were anesthetized with diethyl ether, and sacrificed by bleeding after laparotomy. Thereafter, the collagen was injected into the pancreas little by little using a 27G injection needle so that the collagenase solution spread evenly throughout the pancreas. After the pancreas was excised carefully so as not to damage it, it was put in a bag together with the remaining collagenase solution and digested at 37 ° C. for 3 minutes (total of 2.5 ml of the one used for injection and the one put in the bag). Collagenase solution was used). The tissue after the reaction was transferred to a 50 mL tube, stirred with a vortex mixer, and then transferred to a glass test tube. Pancreatic islets are a large cell population and sediment in a solution, and thus were used to separate them from exocrine cells. Specifically, the digested tissue was suspended in Krebs-Ringer Solution (3 mM glucose) and allowed to stand for 2 minutes. Thereafter, a solution of about 4 cm from the bottom (the portion where the islets had settled) was left, and the solution above was replaced again with fresh Krebs-Ringer solution (3 mM glucose). The same operation was repeated twice. As a result, exocrine cells were removed as much as possible, and the remaining lower layer was transferred to a glass Petri dish. Then, the islets were picked up using an autopipettor under a stereoscopic microscope, and transferred to a glass petri dish containing Krebs-Ringer Solution (3 mM glucose, 5 mg / ml BSA). Through this series of operations, pancreatic islets can be separated from exocrine cells.
(1-2) Method of insulin secretion experiment using pancreatic islets
(1-2-1) Batch Incubation Method
The isolated islets were collected on a glass Petri dish containing Krebs-Ringer Solution (3 mM glucose, 5 mg / ml BSA), and the size and shape of the islets were selected under a stereoscopic microscope and used for the experiment. The four islets were matched under a stereoscopic microscope so that the size of the pancreatic islets used did not become uneven. Next, 0.6 ml of Krebs-Ringer solution (3 mM glucose, 5 mg / ml BSA) was injected into a small test tube (IWAKI), and islets were added so that the number of the test tubes became 4 per test tube. Was. After preincubation for 1 hour in a 37 ° C. incubator, the solution was removed as much as possible. Then, various reagents (glucose, GLP-1, GIP, glucagon, adrenaline, somatostatin, clonidine) were prepared with Krebs-Ringer @ solution (5 mg / ml @ BSA), and 0.6 ml of this was added as incubation @ medium. For 1 hour at 37 ° C. while shaking lightly. Immediately after completion, the supernatant was collected, and the insulin concentration was measured using a radioimmunoassay (ShionoRIA, Shionogi & Co., Ltd.).
(1-2-2) Glucose-stimulated insulin secretion test
Pancreatic islets isolated from 6 week old mice were used for the experiments. After preincubation for 1 hour as described above, the solution was replaced with 0.6 ml incubation medium containing 3,10,15,20,40 mM glucose and incubated for 1 hour. Then, the insulin concentration of the solution was measured.
(1-2-3) Examination of insulin secretion promoting effect of GLP-1, GIP and glucagon
Pancreatic islets isolated from 6 week old mice were used for the experiments. As described above, after 1 hour of pre-incubation, the solution was added to 15 mM glucose, replaced with 0.6 ml incubation medium containing 100 nM GLP-1, GIP, glucagon (all SIGMA) and incubated for 1 hour. . Then, the insulin concentration of the solution was measured. (1-2-4) Examination of the inhibitory effect of somatostatin, adrenaline and clonidine on insulin secretion
Pancreatic islets isolated from 20-30 week old mice were used for the experiments. After preincubation for 1 hour as described above, the solution was added to 20 mM glucose and 1,10,100 nM somatostain-28 (SIGMA), 0.3,1,3,10,30 nM adrenaline ([- ] -Adrenerline (+) @ bitarterate (SIGMA) or 0.6 ml of incubation medium containing 1,10 nM clonidine (clonidine hydrochloride, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and incubated for 1 hour. Then, the insulin concentration of the solution was measured. (2) Result
(2-1) Glucose-stimulated insulin secretory ability
Isolation of pancreatic islets from 6-week-old mice and measurement of glucose-stimulated 1-hour insulin secretion by the batch incubation method revealed that the B6 and HND mouse strains showed no difference at any glucose concentration of 3-40 mM. No difference was observed (FIG. 9). These results suggested that the pancreatic B cells of the HND mouse strain had normal insulin secretion ability in response to glucose at least at the isolated pancreatic islet level.
(2-2) Influence of GLP-1, GIP and glucagon on insulin secretion
GLP-1, GIP, and glucagon are hormones that function to promote insulin secretion by glucose stimulation. Therefore, the effects of these hormones in the presence of a high concentration of glucose (15 mM) were examined. As a result, when any hormone was added, no clear difference was observed in the amount of insulin secreted between B6 and the HND mouse strain (FIG. 10). Therefore, it was suggested that the action of these insulin secretion-promoting hormones was kept normal in the HND mouse strain and did not cause the apparent insulin secretion disorder observed in vivo.
(2-3) Somatostatin and concentration-dependent effects of adrenaline on insulin secretion
Somatostatin and adrenaline are hormones that function to suppress glucose-stimulated insulin secretion. Therefore, the concentration-dependent effects of these hormones in the presence of a high concentration of glucose (20 mM) were examined.
[0081]
In the case of somatostatin, in B6 mice, about 10% of secretion was suppressed by adding 1 nM, about 35% was suppressed by adding 10 nM, and about 50% was suppressed by adding 10 nM. The inhibitory action of somatostatin at each of these concentrations on insulin secretion was observed in HND mice as well as in B6 mice (FIG. 11-a). That is, it was presumed that there was no difference in the effect of somatostatin on insulin secretion between the B6 and HND mouse strains.
[0082]
On the other hand, when the effect of epinephrine on insulin secretion in a concentration-dependent manner was examined, in B6 mice, insulin secretion was suppressed by about 10% at 0.3 nM addition, about 15% at 1 nM, about 40% at 3 nM, and about 60% at 10 nM. Was observed. In the HND mouse strain, the addition of 1 nM and 3 nM of adrenaline significantly inhibited insulin secretion more than in the B6 mouse. Showed significantly lower insulin secretion than B6 mice, and a decreasing tendency was observed even at 3 nM (FIG. 11-b). These results indicate that the islet of the HND mouse strain has a stronger suppression of insulin secretion by adrenaline than the B6 mouse. Then, it was suggested that adrenergic action may be involved in the factor of impaired insulin secretion of the HND mouse strain observed in vivo.
(2-4) Δα2Effect of Adrenergic Receptor Agonist on Insulin Secretion Adrenaline suppresses insulin secretion, which is caused by α-expression expressed in pancreatic B cells.2-It is known to be caused by an action via an adrenergic receptor (DiTullio NW. Et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1984; 228 (1): 168-173, Nakai T. et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1981; 216 (39): 607-612, Angel I. et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 1988; 246 (3): 1098-1103, Angel Ian. SZ., Eur. J. Pharmacol.ol1988; 154 (2): 191-196). Therefore, the enhancement of adrenergic action observed in the HND mouse strain was due to αα2-To determine whether it is due to action via the adrenergic receptor. Then, α2-Using clonidine, which is a selective agonist of the adrenergic receptor, the inhibitory effect on glucose (20 mM) -stimulated insulin secretion was compared between the two mice. As a result, when 1 nM clonidine was added, there was a tendency that the amount of insulin secretion was decreased in the HND mouse strain as compared to the islets of the B6 mouse (FIG. 12). In addition, a significant decrease was confirmed when 10 nM and clonidine were added. From these results, it was found that the enhancement of the insulin secretion inhibitory effect by adrenaline observed in the HND mouse strain was α2-It was suggested that this was due to an action via an adrenergic receptor.
Example 4: α in mouse individuals2-Study of adrenergic receptor action
The results of Example 2 confirmed that the impaired glucose tolerance and hyperglycemia of the HND mouse strain were caused by impaired insulin secretion. From the results of Example 3, the impaired insulin secretion was caused by α-pancreatic B-cell α.2-It was speculated that it is through an adrenergic receptor. Therefore, α2-The relationship between adrenergic receptor action and impaired glucose tolerance was examined.
(1) Method
(1-1) Clonidine administration experiment: blood glucose measurement
Experiments were performed using fasted or non-fasted mice using 10-14 week old or 40 week old mice. First, after measuring the body weight, 6 μl of blood was collected from the tail vein. Immediately thereafter, a clonidine solution (clonidine hydrochloride, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) prepared in physiological saline was injected intraperitoneally (100 μl) such that the dose of clonidine was 5 μg or 50 μg per 1 kg of mouse body weight. / 10 g body weight), and 6 μl of blood was collected from the tail vein at 30, 60, and 120 minutes after clonidine administration. The collected blood was stored on ice until the glucose concentration was measured, and the blood was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes in a microcentrifuge (NRM-150, manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.), and 1.5 μl of the serum was used to obtain glucose. The concentration was measured. (1-2) Yohimbine administration experiment: blood glucose measurement
The 11-16 week old mice were fasted for about 14 hours, weighed, and then 6 μl of blood was collected from the tail vein. Immediately thereafter, saline or a yohimbine solution prepared with saline (yohimbine hydrochloride, SIGMA) was injected intraperitoneally (100 μl / 10 g body weight). Thirty minutes after the administration of yohimbine, 6 μl of blood was collected from the tail vein, and then IPGTT was performed. IPGTT is intraperitoneally injected with a 20% glucose solution (100 μl / 10 g body weight) such that the dose of glucose is 2 g per 1 kg body weight of mice.
Then, 30 minutes, 60 minutes, and 120 minutes after glucose administration, 6 μl of blood was collected from the tail vein. The collected blood was stored on ice until the glucose concentration was measured, and the blood was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes in a microcentrifuge (NRM-150, manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.), and 1.5 μl of the serum was used to obtain glucose. Handing was measured.
(1-3) Yohimbine administration experiment: insulin measurement
11-16 week old mice were fasted for about 14 hours, weighed, and then injected intraperitoneally with saline or yohimbine solution (yohimbine hydrochloride, SIGMA) prepared with saline (100 μg / 10 g body weight). . Thirty minutes after the administration of yohimbine, 160 μl of blood was collected from the orbital vein. Immediately thereafter, a 20% glucose solution was added (100 μl) so that the dose of glucose was 2 g per kg of mouse body weight.
(1/10 g body weight). Intraperitoneally, and 30 minutes after glucose administration, 160 μl of blood was collected from the orbital vein. Serum was obtained by centrifugation as above and stored at -20 ° C until measurement. The measurement of the blood insulin concentration was performed using a radioimmunoassay (ShionoRIA, Shionogi & Co., Ltd.).
(2) Result
(2-1) Results of clonidine administration experiment
Under fasting or non-fasting conditions, the study focused on the change in blood glucose level due to clonidine administration. When 5 μg / kg @ BW clonidine was administered under fasting conditions, B6 mice did not show an increase in blood sugar level, whereas HND mouse strain showed a large increase of about 120 mg / dl (FIG. 13). . Under the non-fasting condition, the blood sugar level of B6 was increased by about 50 mg / dl, whereas the blood sugar level of the HND mouse strain was clearly increased by about 220 mg / dl (see FIG. 4). (FIG. 14). Similarly, when a larger amount of 50 μg / kg @ BW of clonidine was administered under the fasting condition, the HND mouse strain also showed a significantly higher blood glucose level than B6 (FIG. 15). However, under the non-fasting condition, the blood glucose level of B6 increased significantly at this dose of clonidine, and no difference was observed between B6 and the HND mouse strain (FIG. 16). In addition, when blood glucose changes at both concentrations of 5 and 50 μg / kg BW were compared, the increase in blood glucose was clearly increased in the B6 dose-dependent manner, whereas that in the HND mouse strain was 5 mg / kg BW. A large increase in blood sugar was observed even when clonidine was administered, and no further increase in blood sugar was observed even after administration of 50 mg / kg @ BW. That is, it was shown that in the HND mouse strain, the blood sugar level was sufficiently increased even with the administration of a small amount of clonidine (FIGS. 13 to 16).
(2-2) Results of the yohimbine administration experiment
Preliminary studies using B6 showed that yohimbine tended to improve glucose tolerance in a dose-dependent manner (FIG. 17). And, at 100 μg / kg @ BW administration, glucose tolerance improving effect is not seen in B6 (FIG. 17). Therefore, it was decided to compare the effects of yohimbine on glucose tolerance between B6 and the HND mouse strain at this dose.
[0083]
In B6 mice, there was no difference in the change in blood glucose level after glucose administration between the yohimbine (100 μg / kg @ BW) administration group and the physiological saline administration group (FIG. 18-a). On the other hand, in the group administered with yohimbine (100 μg / kg @ BW) of the HND mouse strain, the blood glucose level decreased 60 and 120 minutes after glucose administration as compared with the group administered with physiological saline (FIG. 18-b). This result indicates that in the HND mouse strain, α2-Shows that the inhibitory effect of the adrenergic receptor enhanced the blood glucose lowering effect.
[0084]
Next, it was examined whether such improvement of glucose tolerance by yohimbine was due to improvement of insulin secretion. As a result, in the saline-administered group of the HND mouse strain, similarly to the result in Example 2, no increase in blood insulin concentration after glucose administration was observed, and impaired insulin secretion was observed (FIG. 19-b). . However, a clear increase in blood insulin concentration was confirmed in the yohimbine administration group (FIG. 19-b). The results of Warning # 7 suggested that the improvement of impaired glucose tolerance in the HND mouse strain by yohimbine administration was due to the improvement of impaired insulin secretion. In other words, the insulin secretion disorder of the HND mouse strain is α2-Enhanced adrenergic receptor action was shown to be involved.
[0085]
【The invention's effect】
As described in detail above, the invention of this application is a diabetes model very similar to non-obese type 2 diabetes, which is common in Japanese, and is characterized by a neuropathic disorder of insulin secretion control (HND mouse) Is provided. Thereby, the pathological analysis and genetic analysis of type 2 diabetes are further promoted. Further, the invention of this application makes it possible to screen a therapeutic agent for type 2 diabetes with high accuracy. Furthermore, this model mouse has the advantage that it develops diabetes from a young age of about 7 weeks and can detect the effect of long-term hyperglycemia on the living body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a graph showing the change in body weight of B6 mice (open circles) and HND mouse strains (closed squares); It is the graph which showed the change of the obesity degree. The population is 5-15. Values are mean ± SEM. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the unpaired @ t test (hereinafter abbreviated as the t @ test) is significant at the p <0.001 level.
FIG. 2 (a) is a graph showing changes in blood glucose levels in 6-week-old B6 mice (open circles: n = 9) and HND mouse strains (closed squares: n = 24) by a glucose tolerance test. . (B) is a graph showing the change in blood glucose level by a glucose tolerance test for 12-week-old B6 mice (open circles: n = 14) and HND mouse strains (closed squares: n = 20). (C) is a graph showing a change in blood glucose level by a glucose tolerance test for a 20-week-old B6 mouse (open circle: n = 10) and an HND mouse strain (closed square: n = 24). (D) is a graph showing the change in blood glucose level by a glucose tolerance test for a 30-week-old B6 mouse (open circle: n = 12) and an HND mouse strain (closed square: n = 30). Values are mean ± SEM. * And ** indicate that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.01 and p <0.001 levels, respectively.
FIG. 3 (a) is a graph showing AUC in a glucose tolerance test of 6-30 week old B6 mice (n = 5-15) and HND mouse strains (n = 16-42). Values are mean ± SEM. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the Δt test is significant at the p <0.01 level.
FIG. 4 (a) shows blood glucose levels of non-fasted B6 mice (n = 5-12) and HND mouse strains (n = 16-42) of 6-40 weeks of age. (B) is the blood glucose level during fasting. Values are mean ± SEM. *, **, and *** indicate that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05, p <0.01, and p <0.001 levels, respectively.
FIG. 5 (a) shows non-fasting and fasting (Fasting) of 6-week-old B6 mouse (white bar: n = 5-12) and HND mouse strain (gray bar: n = 16-42). 4 is a graph showing the blood insulin concentration in FIG. (B) shows the same results for a 23-week-old mouse, and (c) shows the same results for a 40-week-old mouse. Values are mean ± SEM. Statistical processing was performed by the t test.
FIG. 6 (a) is a graph showing changes in insulin secretion amount due to glucose stimulation during a glucose tolerance test for B6 mice (open circles) and HND mouse strains (closed squares) at 7 weeks of age. (B) is a graph showing a similar change in insulin secretion in a 23-week-old B6 mouse (open circle) and an HND mouse strain (closed square and closed triangle). The HND mouse strain was divided into a diabetic group (closed squares) and a non-diabetic group (closed triangles) depending on the blood sugar level at 20 weeks of age, which was higher or lower than 200 mg / dl. Numerical values are mean ± SEM of 6-8 individual measurements. * And ** indicate that the difference from the B6 mouse by the t-test is significant at the p <0.05 and p <0.001 levels, respectively.
FIG. 7 (a) is a graph showing changes in blood glucose levels in a B6 mouse (open circle) and a HND mouse strain (closed square) at the age of 7 weeks by an insulin tolerance test. (B) is a graph showing similar results for a 20-week-old mouse and (c) is a 40-week-old mouse. Values are mean ± SEM. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.01 level.
FIG. 8 (a) shows non-fasting and fasting (Fasting) of 7-week-old B6 mouse (white bar: n = 7) and HND mouse strain (gray bar: n = 5-8). It is the graph which showed the serum NEFA amount. (B) is a graph showing the amount of serum TG, and (c) is a graph showing the amount of serum TC. Mean ± SEM. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05 level.
FIG. 9 is a graph showing the dose-dependent effect of glucose on insulin secretion of pancreatic islets isolated from 6-week-old B6 mice (open circles) and HND mouse strains (closed squares). The numerical values are the mean ± SEM of the measurements of 3-6 samples. Statistical processing was performed by the t test.
FIG. 10 is a graph showing the effect of GLP-1, GIP or glucagon on glucose-stimulated insulin secretion in pancreatic islets isolated from each of 6-week-old B6 mice (white bars) and HND mouse strains (black bars). is there. The numerical values are the mean ± SEM of the measurements of 3-6 samples. Statistical processing was performed by the t test.
FIG. 11 (a) shows the dose-dependent effect of somatostatin on glucose-stimulated insulin secretion in islets isolated from B6 mice (open circles) and HND mouse strains (closed squares) at the age of 20 to 30 weeks. It is a graph. (B) is a graph showing the same effect of adrenaline. The numerical values are (a) the average value of 4-7 samples, and (b) the average value of 5-20 samples ± SEM. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05 level.
FIG. 12 shows the effect of clonidine, an agonist of the α2-adrenergic receptor, on glucose-stimulated insulin secretion in pancreatic islets isolated from B30 mice (white bars) and HND mouse strains (black bars) at the age of 20-30 weeks. It is the graph shown. The numerical values are the mean ± SEM of the measurements of 4-5 samples. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05 level.
FIG. 13 (a) shows the effect of clonidine (5 μg / kg @ BW) on fasting blood glucose levels of 10-14 week-old B6 mice (open circles: n = 6) and HND mouse strains (closed squares: n = 8). 3 is a graph showing the change over time. (B) is a graph showing the time-dependent change of the same effect. Values are mean ± SEM. * And ** indicate that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.01 and p <0.001 levels, respectively.
FIG. 14 (a) shows the effect of clonidine (5 μg / kg @ BW) on the non-fasting blood glucose level of 10-14-week-old B6 mice (open circles: n = 4) and the HND mouse strain (solid squares: n = 8). It is the graph which showed the time-dependent change of the effect. (B) is a graph showing the time-dependent change of the same effect. Values are mean ± SEM. *, ** and *** indicate that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05, p <0.01 and p <0.001 levels, respectively.
FIG. 15 (a) shows the effect of clonidine (50 μg / kg @ BW) on fasting blood glucose levels of 10-14-week-old B6 mice (open circles: n = 8) and HND mouse strains (closed squares: n = 12). (B) is a graph showing the time-dependent change of the same effect, and the numerical values are the mean ± SEM. The differences are significant at the p <0.01 and p <0.001 levels.
FIG. 16 (a) shows the effect of clonidine (50 μg / kg @ BW) on the non-fasting blood glucose level of B6 mice (open circles: n = 4) and HND mouse strains (closed squares: n = 8) of 10-14 weeks old. It is the graph which showed the time-dependent change of the effect. (B) is a graph showing the time-dependent change of the same effect. Values are mean ± SEM. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.001 level.
FIG. 17 is a graph showing a dose-dependent effect of saline or yohimbine in a glucose tolerance test of B6 mice of 25 to 50 weeks of age. Numerical values are the mean ± SEM of 3-4 sample measurements. * Indicates that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05 level.
FIG. 18 (a) shows the dose-dependent effect of saline (open circles) or yohimbine (closed squares: 100 μg / kg @ BW) in a glucose tolerance test of 11-16 week old B6 mice (n = 8). FIG. (B) is a graph showing the same effect in the HND mouse strain (n = 10). (C) is the result of AUC, in which the white bar is saline, the gray bar is yohimbine, the left is B6 mouse, and the right is HND mouse strain. Values are mean ± SEM. * And ** indicate that the difference from the B6 mouse by the t-test is significant at the p <0.05 and p <0.001 levels, respectively.
FIG. 19 (a) shows the amount of insulin secreted from 11-6 week old B6 mice (n = 3-4) during a glucose tolerance test in saline (open circles) or yohimbine (closed squares: 100 μg / kg @ BW). 4 is a graph showing the effect of (1). (B) is a graph showing the same effect in the HND mouse strain (n = 3-4). (C) is a change in blood insulin concentration during the initial 30 minutes during the test, in which the white bar is physiological saline, the gray bar is yohimbine, the left is B6 mouse, and the right is HND mouse strain. Values are mean ± SEM. * And ** indicate that the difference from the B6 mouse by the t test is significant at the p <0.05 and p <0.01 levels, respectively.

Claims (17)

野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスの子孫マウスであって、以下の特性:
(A)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(B)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い;
(C)正常系統マウスと比較した場合に内在性アドレナリンがα2−アドレナリンレ セプターを介してインスリン分泌を抑制する作用が顕著に強い、
を有することを特徴とする糖尿病モデルマウス。
Progeny mice of wild Castaneus mice and inbred C57BL / 6J mice, having the following characteristics:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
(C) the effect of endogenous adrenaline on insulin secretion via α2-adrenergic receptor is remarkably strong when compared with normal strain mice;
A diabetes model mouse characterized by having:
子孫マウスが兄妹交配第n世代(nは1以上)マウスである請求項1の糖尿病モデルマウス。2. The diabetes model mouse according to claim 1, wherein the offspring mouse is the nth generation (n is 1 or more) of mating siblings. 請求項1または2の糖尿病モデルマウスと他の糖尿病モデルマウスとの交配によって作出された糖尿病モデルマウス。A diabetes model mouse produced by crossing the diabetes model mouse of claim 1 or 2 with another diabetes model mouse. 請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスの組織。The tissue of the diabetes model mouse according to claim 1, 2 or 3. 請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスの細胞。The cell of the diabetes model mouse according to claim 1, 2 or 3. 請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスの受精卵。A fertilized egg of the diabetes model mouse according to claim 1, 2 or 3. 以下のステップ:
(1)複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成すること;
(2)選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(a)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(b)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い、
に合致する個体の兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第1世代マウスから、基準(a)および(b)に合致する個体を選抜すること、
を含むことを特徴とする糖尿病モデルマウスの作出方法。
The following steps:
(1) creating a selected basal population consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild Castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice;
(2) From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
Selecting from the first-generation sibling mating mice obtained by mating sibling mice of individuals matching the criteria (a) and (b),
A method for producing a diabetes model mouse, comprising:
さらに以下のステップ:
(3)ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウスから、基準(a)および(b)に合致する個体を選抜すること;および
(4)前記のステップ(3)を繰り返して、基準(a)および(b)に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウスを得ること、
を含む請求項7の糖尿病モデルマウスの作出方法。
Further steps:
(3) selecting individuals matching the criteria (a) and (b) from the second-generation siblings obtained by mating the siblings of the first-generation siblings selected in step (2); And (4) repeating the above step (3) to obtain n-th generation (n is 3 or more) mated siblings meeting criteria (a) and (b);
The method for producing a diabetes model mouse according to claim 7, comprising:
以下のステップ:
(1)複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成すること;
(2)選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(c)正常系統マウスと比較した場合にα2−アドレナリンレセプターのアゴニス ト投与後の血糖値が顕著に上昇する;
(d)α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト投与後に異常耐糖能が正常化する、
の少なくとも一方に合致する個体の兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第1世代マウスから、基準(c)または(d)に合致する個体を選抜すること、
を含むことを特徴とする糖尿病モデルマウスの作出方法。
The following steps:
(1) creating a selected basal population consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild Castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice;
(2) From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(C) significantly increased blood glucose levels after administration of α2-adrenergic receptor agonist when compared to normal strain mice;
(D) abnormal glucose tolerance is normalized after administration of an antagonist of α2-adrenergic receptor,
Selecting from a first-generation sibling mating mouse obtained by mating a sibling mouse of an individual matching at least one of the criteria (c) or (d),
A method for producing a diabetes model mouse, comprising:
さらに以下のステップ:
(3)ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代子孫マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウスから、基準(c)および(d)の少なくとも一方に合致する個体を選抜すること;および
(4)前記のステップ(3)を繰り返して、基準(c)および(d)の少なくとも一方に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウスを得ること、
を含む請求項9の糖尿病モデルマウスの作出方法。
Further steps:
(3) From the second generation mice mated with the siblings of the first generation offspring mice selected in step (2), those individuals matching at least one of the criteria (c) and (d) are obtained. Selecting; and (4) repeating step (3) above to obtain sibling mating nth generation (n is 3 or more) mice meeting at least one of criteria (c) and (d);
The method for producing a diabetes model mouse according to claim 9, comprising:
以下のステップ:
(1)複数の野性キャスタネウスマウスと近交系C57BL/6Jマウスとを交配して得た子孫マウスからなる選抜基礎集団を作成すること;
(2)選抜基礎集団のマウスから、以下の基準:
(a)正常系統マウスと比較した場合に高血糖および/または耐糖能異常を示す;
(b)正常系統マウスと比較した場合に体重および/または肥満度が有意に低い;
(c)正常系統マウスと比較した場合にα2−アドレナリンレセプターのアゴニス ト投与後の血糖値が顕著に上昇する;
(d)α2−アドレナリンレセプターのアンタゴニスト投与後に異常耐糖能が正常化する、
のうち、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する兄妹マウスを交配させて得た兄妹マウス第1世代マウスから、前記と同様の基準に合致する個体を選抜すること、
を含むことを特徴とする糖尿病モデルマウスの作出方法。
The following steps:
(1) creating a selected basal population consisting of offspring mice obtained by crossing a plurality of wild Castaneus mice with inbred C57BL / 6J mice;
(2) From the mice of the selected basic population, the following criteria:
(A) show hyperglycemia and / or impaired glucose tolerance when compared to normal strain mice;
(B) significantly lower body weight and / or obesity as compared to normal strain mice;
(C) significantly increased blood glucose levels after administration of α2-adrenergic receptor agonist when compared to normal strain mice;
(D) abnormal glucose tolerance is normalized after administration of an antagonist of α2-adrenergic receptor,
(A) and (c); (a) and (d); (b) and (c); (b) and (d); (a), (b) and (c); ), (B) and (d); or the same criteria as described above, from first-generation sibling mice obtained by mating sibling mice matching (a), (b), (c) and (d). Selecting individuals that match
A method for producing a diabetes model mouse, comprising:
さらに以下のステップ:
(3)ステップ(2)で選抜した兄妹交配第1世代マウスの兄妹マウスを交配させて得た兄妹交配第2世代マウスから、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する個体を選抜すること;および
(4)前記のステップ(3)を繰り返して、基準(a)および(c);(a)および(d);(b)および(c);(b)および(d);(a)、(b)および(c);(a)、(b)および(d);または(a)、(b)、(c)および(d)に合致する兄妹交配第n世代(nは3以上)マウスを得ること、
を含む請求項11の糖尿病モデルマウスの作出方法。
Further steps:
(3) Reference (a) and (c); (a) and (d) from sibling mated second generation mice obtained by mating sibling mice of sibling mated first generation mice selected in step (2); (B) and (c); (b) and (d); (a), (b) and (c); (a), (b) and (d); or (a), (b), ( (c) selecting individuals that meet c) and (d); and (4) repeating step (3) above to obtain criteria (a) and (c); (a) and (d); (b) and (C); (b) and (d); (a), (b) and (c); (a), (b) and (d); or (a), (b), (c) and ( obtaining an n-th generation (n is 3 or more) mouse sibling mating according to d);
The method for producing a diabetes model mouse according to claim 11, comprising:
糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、このモデルマウスの血糖値を改善する物質を特定することを特徴とする方法。A method for screening a therapeutic agent for diabetes, which comprises administering a candidate substance to the diabetes model mouse according to claim 1, 2, or 3, and specifying a substance that improves the blood glucose level of the model mouse. 糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、次いでα2−アドレナリンレセプターのアゴニストを投与し、アゴニスト投与後の血糖値の上昇を抑制する物質を特定することを特徴とする方法。A method for screening a therapeutic agent for diabetes, comprising administering a candidate substance to the diabetes model mouse according to claim 1, 2 or 3, and then administering an agonist of an α2-adrenergic receptor, thereby suppressing an increase in blood glucose level after administration of the agonist. A method comprising identifying a substance to be treated. 糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスに候補物質を投与し、このモデルマウスにα2−アドレナリンレセプターのアンタゴニストを投与した後の異常耐糖能改善作用と同程度の改善作用をもたらす物質を特定することを特徴とする方法。A method for screening a therapeutic agent for diabetes, comprising administering a candidate substance to the diabetes model mouse according to claim 1, 2, or 3, and improving the abnormal glucose tolerance after administering an antagonist of an α2-adrenergic receptor to the model mouse. A method comprising identifying a substance having a similar improvement effect. 糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスの膵臓組織または膵β細胞に候補物質を作用させ、次いでアドレナリンまたはα2−アドレナリンレセプターのアゴニストを作用させ、アドレナリンまたはアゴニスト投与後のインスリン分泌量の低下を抑制する物質を特定することを特徴とする方法。A method for screening a therapeutic agent for diabetes, which comprises causing a candidate substance to act on pancreatic tissue or pancreatic β-cells of the diabetes model mouse according to claim 1, 2, or 3, and then acting adrenaline or an agonist of α2-adrenergic receptor, Alternatively, a method comprising identifying a substance that suppresses a decrease in insulin secretion after administration of an agonist. 糖尿病治療薬をスクリーニングする方法であって、請求項1、2または3の糖尿病モデルマウスの膵臓組織または膵β細胞にアドレナリン存在下で候補物質を作用させ、この膵臓組織または膵β細胞にα2−アドレナリンレセプターのアンタゴニストを作用させた後のインスリン分泌量の上昇と同程度のインスリン分泌量上昇をもたらす物質を特定することを特徴とする方法。A method for screening a therapeutic agent for diabetes, comprising the step of causing a candidate substance to act on pancreatic tissue or pancreatic β-cells of the diabetes model mouse according to claim 1, 2, or 3 in the presence of adrenaline, and allowing α2- A method comprising identifying a substance which causes an increase in insulin secretion equivalent to an increase in insulin secretion after the action of an adrenergic receptor antagonist.
JP2002232009A 2002-08-08 2002-08-08 Diabetes model mouse Pending JP2004065181A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002232009A JP2004065181A (en) 2002-08-08 2002-08-08 Diabetes model mouse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002232009A JP2004065181A (en) 2002-08-08 2002-08-08 Diabetes model mouse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004065181A true JP2004065181A (en) 2004-03-04

Family

ID=32017595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002232009A Pending JP2004065181A (en) 2002-08-08 2002-08-08 Diabetes model mouse

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004065181A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006034132A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Yoshifumi Matsushima Type-2 diabetes model mouse
JP2019088220A (en) * 2017-11-14 2019-06-13 日本ペットフード株式会社 Health degree measurement method of companion animal, program for measuring health degree of companion animal using computer, and health degree measuring apparatus of companion animal
CN114324860A (en) * 2021-12-07 2022-04-12 南京鼓楼医院 Assessment method for correlation between plasmablasts and pancreatic islet immune injury

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006034132A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Yoshifumi Matsushima Type-2 diabetes model mouse
US7202393B2 (en) 2004-07-23 2007-04-10 Yoshibumi Matsushima Mouse model for Type II diabetes
JP2019088220A (en) * 2017-11-14 2019-06-13 日本ペットフード株式会社 Health degree measurement method of companion animal, program for measuring health degree of companion animal using computer, and health degree measuring apparatus of companion animal
CN114324860A (en) * 2021-12-07 2022-04-12 南京鼓楼医院 Assessment method for correlation between plasmablasts and pancreatic islet immune injury

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kulkarni et al. Impact of genetic background on development of hyperinsulinemia and diabetes in insulin receptor/insulin receptor substrate-1 double heterozygous mice
Shigeyama et al. Biphasic response of pancreatic β-cell mass to ablation of tuberous sclerosis complex 2 in mice
Ishii et al. Impaired anaphylactic responses with intact sensitivity to endotoxin in mice lacking a platelet-activating factor receptor
Yu et al. Paternal versus maternal transmission of a stimulatory G-protein α subunit knockout produces opposite effects on energy metabolism
Ladiges et al. Pancreatic β-cell failure and diabetes in mice with a deletion mutation of the endoplasmic reticulum molecular chaperone gene P58IPK
Mooslehner et al. Mice with very low expression of the vesicular monoamine transporter 2 gene survive into adulthood: potential mouse model for parkinsonism
Seo et al. Atf4 regulates obesity, glucose homeostasis, and energy expenditure
JP4544865B2 (en) Targets, methods, and reagents for diagnosis and treatment of schizophrenia
Martín et al. Genetic rescue of Cdk4 null mice restores pancreatic β-cell proliferation but not homeostatic cell number
Wang et al. Dopamine D2 long receptor-deficient mice display alterations in striatum-dependent functions
Smith Impaired (‘diabetic’) insulin signaling and action occur in fat cells long before glucose intolerance—is insulin resistance initiated in the adipose tissue?
Cho et al. Insulin resistance and a diabetes mellitus-like syndrome in mice lacking the protein kinase Akt2 (PKBβ)
Lacaria et al. A duplication CNV that conveys traits reciprocal to metabolic syndrome and protects against diet-induced obesity in mice and men
US20080058431A1 (en) Modulators of Shp2 Tyrosine Phosphatase and Their Use in the Treatment of Body Weight Disorders
JP2007534323A (en) Transgenic model of Alzheimer&#39;s disease and its use in the treatment of various neurodegenerative diseases
Song et al. Genetic deletion of a short fragment of glucokinase in rabbit by CRISPR/Cas9 leading to hyperglycemia and other typical features seen in MODY-2
Almind et al. Identification of interactive loci linked to insulin and leptin in mice with genetic insulin resistance
Arystarkhova et al. Hyperplasia of pancreatic beta cells and improved glucose tolerance in mice deficient in the FXYD2 subunit of Na, K-ATPase
Gong et al. Mutant RAMP2 causes primary open-angle glaucoma via the CRLR-cAMP axis
Gillam et al. Somatotroph-specific Aip-deficient mice display pretumorigenic alterations in cell-cycle signaling
US20060014178A1 (en) Use of Mrf-2 for screening and therapies
WO2004069194A9 (en) Use of the oxidoreductase ncb50r for diagnosings and treating diabetes
JP2004065181A (en) Diabetes model mouse
JP2003515532A (en) Inhibitor of inositol polyphosphate 5-phosphatase SHIP2 molecule
JP2007528707A (en) EGR gene as a target for diagnosis and treatment of schizophrenia

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20031031

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20040129

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080527

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081007