824 Folia Endocrinologica Japonica

Studies on Glucose-6-Phosphatase in Liver and Kidney

III. Studies on Experimental and Human Diabetics

Hirokazu SUGIYAMA 2nd Department of Internal Medicine, Gifu University School of Medicine, Gifu, Japan

(Director : Professor S. Hayase)

Variation of glucose-6-phosphatase (G6Pase) activity in rat liver and kidney was

studied on the animals with experimental diabetes of the following types : cortisol-treated

animals (intramuscular injection of hydrocortisone monohydrate , 10 mg per day for a week), alloxan diabetics (2 weeks after two intramuscular injections of alloxan monohy-

drate, 30 mg each), and glucose-loaded animals (intraperitoneal injection of 10 ml of 20%

glucose solution per day for a week). At the same time, variation of phosphoglucose isomerase (PGI) and of blood sugar

level was measured. Histochemical examinations of liver and kidney G6Pase as well as

histological examinations of Langerhans' islets of the pancreas were also performed with

the same experimental animals.

Furthermore, variation of the liver and kidney G6Pase activity in human diabetics

before and after insulin therapy was followed. Materials and Methods

Male Wistar rats of an average weight of 180 g, fed with Oriental solid food (CE-II), were employed. A control group of animals were prepared each time under the identical

experimental condition.

The animal was killed by decapitation and bleeding . Liver and kidney were removed and homogenized immediately. The 2% homogenate was centrifuged down at 1500 x g

for 5 minutes and 0.1 ml of the supernatant was used as an enzyme source . Sodium salt of glucose-6-phosphate was used as substrate and citrate buffer of pH 6.5 was employed. The G6Pase activity was determined according to Swanson's method and the specific acti-vity was expressed by rP/rprotein (determined by Cu-Folin method)/30 min . at 37°C. PGI was assayed by a method of Brun et al. and the specific activity was expressed by r

fructoseir protein/30 min° at 37°C. Blood sugar level was measured by Hagedorn-Jensen'

method.

For histochemical examinations, liver and kidney were sliced continuously with Lirde

Kryostat as soon as possible after bleeding of the animal , and the G6Pase activity was de-tected by Wachstein-Meisel's method. Histological examination of Langerhans' islets of the pancreas was performed by Gomori's PHE staining .

With human diabetics (clinical diabetes), liver and kidney G6Pase activity was assayed

on biopsy specimens taken before and after insulin therapy.

Vol.44 No.8

H.Sugiyama 825

Results

1. The G6Pase activity in liver and kidney of both the cortisol-treated and alloxan

diabetic animals increased similarly, reflecting an increased gluconeogenesis (Table 1.).

2. With glucose-loaded animals, a result was obtained which suggests that hypergly-

cemia is not the sole factor determining the enzyme activity (Table 1.) .

3. The PGI activity in liver and kidney was observed to have a behavior similar to

the activity of G6Pase in the same organ. From this similarity to G6Pase, the possibility

that PGI may play some regulatory role in gluconeogeniess was discussed (Fig. 1,2.).

4. Histochemical detection of liver and kidney G6Pase showed results parallel to

those obtained by the above-mentioned quantitative assay, but no particular tissue region

was detected which was responsible for the variation of G6Pase activity caused by each

treatment (Photo. 1,2.).

5. Histological examination on Langerhans' islets of cortisol-treated animal revealed

hypertrophy and hyperplasia of 8-cells as well as hypertrophy and new formation of the

islets themselves, while remarkable decrease in the number of the 13-cells and hyperplasia

of the a-cells were observed in the animals with alloxan diabietcs. On glucose-loaded

animals, such appreciable change was not observed (Photo. 3,4,5.).

6. Both the liver and kidney G6Pase activities in human diabetics, determined with

the biopsy specimen, were found to fall after the control of the disease by insulin therapy.

(Fig. 3.). From these results, it is presumed that both the liver and kidney G6Pase is under hor-

monal control in vivo and participate in the regulation of carbohydrate metabolism.

(pp. 889-,-898)

Vo1.44 No.8

889

肝,腎glucose-6-phosphataseに 関 す る 研 究

(皿)1.実 験 的 糖 尿 病 に お け る 成 績

2.ヒ ト糖 尿 病 に お け る 成 績

岐阜 大 学 医 学 部 第二 内科(担 当:早 瀬 正 二教 授)

杉 山 弘 和

(昭和43年2月28日 受 付)

実 験 的糖 尿 病(alloxan,cortisol,glucose)に お け る肝,腎G-6一Paseの 活 性 の 変 動 を・ 組 織 化 学 的・

膵 ラ氏 島 の 態 度,PGI活 性,血 糖 の変 動 と合 わ せ検 討 し,さ らに ヒ ト糖 尿病 肝,腎 をinsulin加 療 前

後 につ いて 同 一人 につ いて 比 較 検討 した.cortisol,alloxan糖 尿 病 で は糖 新 生 充進 を反 映 した.glucose

負荷 糖 尿 病 で は 過血 糖 のみ が 酵 素活 性 を司 ど る因 子 で ない こ とを示 唆 した.ヒ ト糖 尿 病 で はinsulin加

療 後 は加 療 前 に 比 し肝,腎 と もG・6-Pase活 性 の低 下 を認 め た.

緒 言

前 報1)に お い て は ホ ル モ ン環境 変 動 下 の 肝,腎glucose・6-phosphatase(以 下G際6-Paseと 略)の 変動 を 甲

状 腺 ホ ル モ ンの面 よ り眺 めた.本 報 にお い て は ラ ッ トに つ い て,実 験 的 糖尿 病 として,cortiso1,alloxan,

glucose負 荷糖 尿 病 群 に つ い て研 究 し,組 織 化学 的 検 索 な らび に膵 ラ氏 島 の態 度,phosphoglucoseisomerase

活 性(以 下PGIと 略),血 糖 の変 動 も合 わ せ検 討 した.さ らに ヒ ト糖 尿 病肝,腎 生 検 材料 に よ るG-6-Pase

活 性 の変 動 を イ ン ス リン加 療 前 後 に つ い て 同一 人 に つ いて 比 較 検討 した.

対 象 お よ び 方 法

1.実 験 的糖 尿 病

実 験 動 物 はす べ て オ リエ ン タル固 型 飼 料(CE-II型)で 飼育 した雄 性 ウ ィス タ・・・…系 成 熟 ラ ッ ト体 重180gm・

前 後 の もの を使 用 し た.実 験 動 物 として,cortiso1糖 尿 病群 はhydrocortisoneacetate10mg・ 連 日1週 間

筋 肉 内注 射 の もの を,alloxan糖 尿 病 群 はalloxanmonohydrate30mg・2回 筋 注 後2週 の もの を,glucose

負 荷 糖 尿 病 群 は20%glucose10ml・ を連 日2週 間腹 腔 内注 射 の もの を用 い た.毎 回 同一 条件 下 の対 照 群 を

用 意 した.動 物 は 断頭 致 死 放 血 後 た だ ちに肝,腎 を と りだ し,G-6・Paseの 活 性 定量 ・ 組 織 化 学 的検 索 ・ 膵

ラ氏 島 の態 度 を前 報1)と 同一 方 法 に よ り検 討 し,G-6-Pase活 性 値 は γP/γprotein/30min・/37℃ ・ で表 わ した.

PGIはBrunら の 方 法2)に 準 じて測 定 し活 性値 は γfructose/γprotein/30min・/37℃ ・で表 わ した.血 糖 値

はHagedorn際Jensen法 で測 定 した.

2.ヒ ト糖 尿 病

ヒ ト糖 尿 病肝,腎G-6際Pase活 性 の 測 定 は,同 一 患 者 の イ ンス リン加 療 前 と コ ン トロー ル良 好 に な つ た治

療 後 に 同 一 日時 にSilvermann針 にて 肝,腎 を生 検 し測 定 に供 した.

成 績

1.実 験 的 糖 尿 病

第44巻 第8号

890 肝,腎glucose-6-phosphataseに 関 す る 研 究(杉 山)

(1)cortisol,alloxan,g]tucose糖 尿 病 群 の 肝,腎G-6・Pase活 性 にお よ ぼ す 影響

肝,腎G-6-Pase活 性 値 を対 照 群 活 性 値 と比 較 す る と,cortisol,alloxan糖 尿 病 群 で はTablel.に 示 す

よ うに 肝,腎 と も有 意 に活 性 の 増 加 を認 め た.(cortisol対 照 群 肝0.271土0.032,糖 尿 病群 肝0 .416士0.046,

対 照 群 腎0・262士0・020・ 糖 尿 病 群 腎O・346土0・035;alloxan対 照 群 肝0.239士0.OIl,糖 尿 病 群 肝0.347土

0・003・ 対 照i群腎0・351±0・013,,糖 尿病 群 腎0・421士0・015).glucose負 荷 糖尿 病 群 で は 肝 で有 意 の活 性 増加

を 認 め たが(対 照 群肝0・188士0・042・ 糖 尿 病 群 肝0・263±0・012),腎 で は有 意 の変 動 を認 め なか つ た(対 照

群 腎0.254土0.026,糖 尿 病 群 腎0.220士0.027).

(2)cortis1・alloxan・91ucose糖 尿 病群 の肝,腎G・6-Pase活 性 とPGI活 性 な ら び に血 糖 値 と の 関係

Fig.1.,2.に 肝,腎G-6-Pase活 性 と と もに 同一 実 験 群 ,対 照 群 各5例 のPGI活 性 値 と血 糖 値 の平 均 値

を示 した.PGI活 性 値 は 肝 ・ 腎 と も・cortiso1・alloxan糖 尿 病 群 でG-6-Paseと ま つ た く同一 の 態度 を と

つ て有 意 に 増加 したが(cortisol肝 対 照群4.15士0.94,肝 糖 尿 病 群9 .28士0.98,腎 対 照 群8.23士1.06,腎 糖

尿 病 群12・10士0・86;alloxan肝 対照 群3.95士0.51,肝 糖 尿 病 群6。90士0.46,腎 対 照 群7.13士0.39,腎 糖 尿

病 群9.97±1.02),glucose負 荷 糖 尿病 群 で は肝,腎 と も有 意 の 変 動 を認 め な か つ た(glucose肝 対 照 群3.70

士0.94,肝 糖 尿 病 群3.96士0.47,腎 対 照 群7.30土1.66,腎 糖 尿 病 群7.89士0.68) .

これ らの実 験 群 の 血 糖 値 はcortisol糖 尿 病 群 が282士30・3,alloxan糖 尿 病 群 が438士68・1,glucose負 荷

Table 1. Liver and kidney G-6-Pase activity in alloxan, cortisol

a nd glucose loaded diabetic rats

第44巻 第8号

日 本 内 分 泌 学 会 雑 誌 891

糖 尿病 群 が463士14.8(mg/d1)と いず れ も対 照群 に比 し有 意 の高 血 糖 値 を示 した.

(3)肝,腎G-6-Pase活 性 の組 織 化 学 的検 索

cortisol,alloxan糖 尿 病 動 物 お よびglucose負 荷 糖 尿 病 動 物 の肝,腎G-6-Paseの 実 験 群,対 照群 各5

例 の組 織 化 学 的検 索 の結 果 はcortiso1,alloxan糖 尿病 動 物 で は肝,腎 と も対 照 に比 し著 明 な活 性増 加 を示

す 組 織 所 見 を呈 して い る。

負 荷 群 で は わず か に 活 性 の 増 加 を肝 で認 めた.腎 で は ほ とん ど 変化 を示 さな か つ た.Photo.1,2に

cortiso1,alloxan糖 尿 病 動 物 のG-6-Pase活 性 の増 加 した 腎 所 見 を示 した.処 置 の相 違 に よ る肝,腎 の 活 性

変 動 の 組 織 部 位 的特 徴 は認 め な かつ た.腎 で の増 加 の部 位 は主 に近 位 尿 細 管 細胞 で糸 球 体 は いず れ の 処 置 で

も対 照 と同 様 活性 を ほ とん ど認 め なか つ た.

(4)膵 ラ ンゲ ル ハ ンス 氏 島 の態 度

以 上 実 験 に供 したcortiso1,alloxan,glucose負 荷 糖 尿 病 群 の膵 ラ ンゲ ル ハ ンス氏 島 の 組 織所 見 を対 照 群

と比 較 す る と,cortiso1糖 尿 病群 で は β細 胞 の肥 大,増 生 を,ま た島 自身 の肥 大,新 生 を認 め た.(Photo。

3.).alloxan糖 尿 病 群 で は β細胞 の著 減 と α細胞 の増 生 を認 め た(Photo・4・)・glucose群 で は β穎 粒 の 減少,

β細 胞 の 軽度 肥 大 を認 め 島 の変 化 は認 め な か つ た(Photo.5.).

2.ヒ ト糖尿 病

ヒ ト糖 尿 病 患者 にお け る肝,腎G際6際Pase活 性 をinsulin加 療 前 と,加 療後 に肝,腎 を 同一 日時 に 生 検 し

測 定 した.対 象 とし た患 者 は18才 か ら63才 まで の入 院 患 者 で 男子2例,女 子3例,計5例 で あ る.

Fig. 1. Comparison of liver G-6-Pase, PGI

activty and blood glucose level in

cortisol, alloxan and glucose loaded

diabetic rats.

Open bar : mean value of control

group (five animals). Hatched bar : mean value of treated

group (five animals). G-6-Pase activity : r phosphorus libe-

rated per 7. protein per 30minutes at

3TC.

PGI activity : T fructose produced

per ' protein per 30 minutes at 37°C. Blood glucose level : mg. per dl. ** : p<0 .01

Fig. 2. Comparison of kidney G-6-Pase, PGI

activity and blood glucose level in

cortisol, alloxan and glucose loaded

diabetic rats.

Open bar : mean value of control

group (five animals). Hatched bar : mean value of treated

group (five animols). Activity is expressed as shown in Fig.

1. ** : p<0 .01

第44巻 第8号

892 肝,腎91ucose際6-phosphataseに 関 す る 研 究(杉 山)

Photo. 1. Distribution of G-6-Pase in cortisol treated rat kidney. ( x 100) The enzymatic activity increased, compared with that of normal rat kidney. Incubated for 15 minutes in G-6-P, adjusted to pH 6.5.

Photo. 2. Distribution of G-6-Pase in alloxan

treated rat kidney. ( x 100)

The enzymatic activity increased,

compared with that of normal rat

kidney.

Photo. 3. Islet of Langerhans' in cortisol treated rat. There are revealed hypertrophy and hyperplasia of the 13-cells as well as hypertrophy and newfor-mation of the islet them selves, compared with islet of normal rat.

(PHE, x 100)

Photo. 4. Islet of Langerhans' in alloxan treated rat. There are revealed marked decre-ase in the number of the fi-cells and hyperplasia of the a-cells were observed, compared with islet of normal rat. (PHE, x 100)

第44巻 第8号

日 本 内 分 泌 学 会 雑 誌 893

症 例1.S.M.18才,女,会 社 員.

口 渇 を主 訴 と して来 院 す.家 族 歴,既 往歴 に は特

記 す べ き もの は な い.約1年 前 よ り口渇 を 自覚 し,

入 院前 には 多 尿,多 食 に も気ず くよ うに なつ た.体

格,栄 養 は中 等度.血 圧 最 高 値130,最 低 値80

mmHg,心 濁 音 界正 常,心 音 純.知 覚 障 害認 めず.

腱 反 射正 常.胸 部 レ線,ECGに 異 常 所 見 を認 め な

い.赤 血 球 数400×104,白 血球 数7200,Hb83%

(ザ ー リー).尿 蛋 白陰性,尿 糖1.5g/d1,尿 ア セ ト

ン体 陰性,1日 尿糖 量8～20g.PSP正 常.眼 底 所 見

に 異 常 を認 めず.肝 機 能 検 査 所 見正 常.血 糖 負荷 試

験(50g・ ブ ドウ糖)空 腹 時184,負 荷 後1時 間332,

負 荷 後2時 間242mg/d1.(入 院 後第1回 目一insulin

加療 前 一 肝,腎 生検 施 行)。

食 餌 制 限(2000Cal).とinsulin10単 位/日 の加

療2ケ 月 後 一 尿糖2g/日 以 下,血 糖負 荷 試 験,空 腹 時120,負 荷 後1時 間203,負 荷 後2時 間129mg/d1一 第

2同 目(insulin加 療 後)の 肝,腎 生 検 を施行 す 。

症 例2.A.S.20才,男,公 務 員.

心悸 充 進,口 渇 を主 訴 として 来 院す.母 親 が糖 尿 病 で 加 療 中.約3年 前 に糖 尿 病 と言 わ れて い るが 加療 を

受 け てい ない.体 格 小,栄 養 中 等度.血 圧 最 高 値120,最 低 値70mmHg.心 濁音 界 正 常・ 心 音 純 ・ 知覚 障害

は認 めな い が腱 反射 は低 下 して い る.EGGに 異 常所 見 を認 め な い.赤 血 球 数465×104・ 白血 球 数8200・Hb

85%(ザ ー リー).尿 蛋 白陰 性,比 重1033,尿 糖2。3g/d1,ア セ トン体 陰 性.1日 尿 量3000～4900ml・,1日 尿

糖 量98～230g・PSP正 常.眼 底 所 見 に異 常 を認 めず.肝 機 能 検 査 所 見正 常..血 糖 負荷 試 験(50g・ ブ ドウ糖)

空 腹 時191,負 荷 後1時 間333,負 荷 後2時 間276mg/d1.(入 院 後 第1回 目一insulin加 療 前一 肝,腎 生検 施

行).

食 餌 制 限(1900Ga1.)とinsulin50単 位/日 で加 療 コ ン トロー ル3ケ 月 後一 尿 糖1日10g以 下,血 糖 負

荷 試 験,空 腹 時133,負 荷 後1時 間240,負 荷後2時 間189mg/d1一 第2回 目(insulin加 療 後)の 肝,腎 生 検

を施 行 す 。

症 例3.J・T・30才,男,会 社 員 。

口 渇 と全 身 倦 怠感 を主 訴 と して未 院す.肺 結 核 の既 往 歴 が あ る.糖 尿 病 の 家族 歴 は ない.来 院約6ケ 月前

よ り口渇 を 自覚 しだ し最 近 その 程 度が 増 強 した とい う.ま た 背 部,轡 部 に 癬 を み るこ とが た び た び あ る とい

う.体 格,栄 養 中等 度 。 血 圧最 高 値120,最 低 値76mmHg.心 濁音 界 正 常 ・ 心音 純 ・ 知 覚 障害 は認 め な いが

腱 反 射 は 低 下 して い る.胸 部 レ線 所 見 に て左 上 肺 野 に 陳 旧性 結 核 病巣 を認 め る.ECGに は異 常 所 見 を 認 め

ない.赤 血球 数455×104,白 血 球 数5500,Hb97%(ザ ー リー).尿 蛋 白弱 陽性 ・ 比 重1030・ 尿 糖5・69/d1・

ア セ トン体 陰 性.1日 尿 量1800～2600ml・,1日 尿 糖量76～1259・PSP正 常.眼 底 に異 常 所 見 を認 めな い ・

肝 機 能 検 査 所 見 正 常.血 糖 負 荷 試 験(50g・ ブ ドウ糖)空 腹 時274,負 荷 後1時 間404,負 荷 後2間 時394mg

/d1.(入 院 後 第1回 目一insulin加 療 前 一 肝,腎 生 検 施 行).

食餌 制 限1900Cal.)とinsulin80単 位/日 の加 療 コ ン トロール6ケ 月後 一 尿 糖10g/日 以 下,血 糖 負 荷 試

験,空 腹 時135,負 荷 後1時 間219,負 荷2時 間239mg/d1一 第2同 目(insulin加 療後)の 肝,腎 生 検 を施 行

す.

症 例4.F.Y.46才,女,主 婦.

口渇 を 主訴 として 来 院 す.家 族 歴,既 往歴 に は特 記 す べ き もの はな い.約1年 前 よ り口渇 を 自覚 しだ し,

最 近 食 欲 増 進,多 尿 に も気 ず くよ うにな つ た.体 格 中等 度,栄 養 良 好.血 圧最 高 値126・ 最 低 値98mmHg・

Photo. 5. Islet of Langerhans' in glucose

loaded rat.

There are revealed no appreciable

change, compared with islet of

normal rat. (PHE, x 100)

第44巻 第8号

894 肝,腎91ucose-6-phosphataseに 関 す る 研 究(杉 山)

心 濁音 界 正 常,心 音 純.知 覚 障害 な し.腱 反 射正 常.ECGに 異 常 所 見 を認 め ない.赤 血 球 数425×104,白

血 球 数5200,Hb98%(ザ ー フー).尿 蛋 白陰 性,尿 糖1.89/dl,ア セ トン体 陰 性.1日 尿 量1200～1600ml・ ・

1日 尿糖 量16～36g・PSP正 常.眼 底 所 見 に異 常 を認 め ず.血 糖 負 荷 試験(50g・ ブ ドウ糖)空 腹 時172,負

荷 後1時 間232,負 荷後2時 聞210mg/d1.(入 院 後第1回 目一insulin加 療 前一 肝,腎 生 検 施 行).

食 餌 制 限(1700Ca1・)とinsulin15単 位/日 で加 療 コ ン トPt-一ル1ケ 月 後 一 尿糖1日5g以 下,血 糖 負 荷 試

験,空 腹 時107,負 荷後1時 間180,負 荷 後2時 間130mg/d1一 第2回 目(insulin加 療後)の 肝,腎 生 検 を施

行 す.

症 例5.A・U・63才,女,無 職

口渇 を主 訴 と して 来 院 す.肺 結 核 の 既 往歴 が あ る.

糖 尿病 の 家族 歴 は ない.来 院1年 前 よ り口 渇 を 自覚

しだ し,約6ケ 月 前 頃 よ り多食,多 尿,下 肢 の神 経

痛 様 の嬢 痛 も 自覚 す る よ うに なつ た.体 格,栄 養 中

等 度.血 圧 最高 値150,最 低 値96mmHg.心 濁 音

界 左 に1.5横 指 拡 大,心 音純.両 下 腿 に触 覚 の 鈍 麻

を認 め,腱 反射 は低 下 して い る.赤 血球 数421×104,

白血 球 数4800,Hb85%(ザ ー リー).尿 蛋 白陰 性,

尿 糖2.8g/d1,1日 尿 量1600～2000ml・,1日 尿 糖 量

38～120g.尿 ア セ トン体 陰性.PSP正 常.眼 底 所 見

は動 脈 硬 化(KW1度)の 所 見 を認 め る.ECG所

見 は左 室 肥 大.肝 機 能 検 査所 見 に異 常 を認 めな い.

血 糖 負 荷 試験(50g・ ブ ドウ糖)空 腹 時156,負 荷 後

1時 間288,負 荷 後2時 間186mg/d1.(入 院 後 第1

回 目一insulin加 療 前一 肝,腎 生 検 施行).

食 餌 制 限(1700Cal.)とinsulin45単 位/日 で 加

療 コ ン トロー ル3ケ 月 後一 尿 糖10/日 以下,血 糖 負

荷 試 験,空 腹 時126,負 荷 後1時 間186,負 荷 後2rl寺

間160mg/d1一 第2同 目(insutin加 療 後)の 肝,腎

生 検 を施 行 す.

結 果 をFig.3に 示 した.加 療 前 対象 とした 患 者

はい ず れ もclinicaldiabetesの 状 態 で,加 療 後 は

コ ン トロー ル良 好 にな つ た 時期 を選 んだ.肝,腎

G-6-Pasc活 性 はinsulin加 療 後 は加 療 前 に 比 しす

べ ての 症 例 で活 性 の低 下 を認 め た 。

考 案

1.実 験 的糖 尿 病

先 人 に よ る従 来 の 業 績 を考 慮 に入 れ て本 研 究 の 示 す2～3の 問 題点 に焦 点 を しぼ つ て考 察 し,実 験 的糖 尿

病 に お け る肝,腎G-6際Pase,PGI活 性 変 動 の意 義 を論 じてみ よ う.

(1)実 験 的 糖 尿 病動 物 の 肝,腎G-6一Pase,PGI活 性 につ い て

cortisol投 与 に よる血 糖 の 上昇,肝 糖 原 増 加 の報 告 は 多 く3)4)5),そ の原 因 と してRen。ldら6)は 蛋 白か ら

の糖 新生 増 加 を注 目 し,ま たpyruvateか らの 糖 新生 充 進 も多 くの人 々 に よつ て認 め られ て きた7)8)9).肝 内

酵 素活 性 の 変 動 も よ く追 求 され て を り,糖 新 生 系 のkeyenzymcで あ るG-6-P-aseio),FDPase11),phosph-

oenolpyruvatecarboxykinase12),pyruvatecarboxylase13)な どは いず れ も活 性 増加 が 認 め られ,そ の 他

Fig. 3. Liver and kidney G-6-Pase activity

in biopsy samples from human dia-

betics before and after insulin treat-

ment.

Before : before insulin treatment.

After : after insulin treatment.

G-6-Pase activity : r phosphorus libe-

rated per r protein per 30 minutes

at 30°C.

第44巻 第8号

日 本 内 分 泌 学 会 雑 誌 895

transaminase14),PGI11),phosphoglucomutaseii)な どの 活 性 上昇 も報 告 され て い る.し 「か し 糖 利 用 系 の

glucokinase15),phosphofructokinasei6)や 糖 原 分解 に関 与 す るphosphorylase17),5炭 糖 回 路 のG・6際PD18)

な どは活 性 が 増 加 す る と も,減 少 す る と も報 告 され てい る.最 近Weberら19)はcortisolがG-6-Paseな ど

の4種 の糖 新 生 系酵 素 を誘 導 す る との注 目す べ き見解 を発 表 し,そ の結 果 糖 新生 充 進 が お こ る もの と解 釈 し

て い る.

alloxan糖 尿 病 で は糖 利 用 の 低下 が み られ るの で あ るが20),糖 新生 系 に関 して は ス テ ロイ ド糖 尿病 の場 合

と同 じ く充 進 して お り,肝 酵 素活 性 の変 動 に つ い て もG-6-Paseな ど21)の糖 新 生 系酵 素活 性 の 上昇 が 報 告 さ

れ て きた.こ れ につ いて もWeber19)はcoritsolに よ る糖 新 生 系 酵 素 の誘 導 を イ ンス リ ンが 抑 制 す る と述 べ,

糖 尿 病 にお い て は この抑 制 が とれ るた めに 糖 新 生充 進 が くる もの と説 明 して い る.

一 方 腎 の 糖 代 謝 に つ い て は その報 告 は少 ない22) .cortiso1投 与 に よ るG一6際Pase活 性 上 昇 の 報 告 もあ るが

23)24),最 近 糖 尿 病 動 物 で 腎 に も糖 新 生充 進 の存 在 す る との報 告 もあ るが,そ の 意 義 づ け は まだ 判 然 と した も

の で は ない22).

著 者 は 前 報1)に お い て肝,腎G-6-Pase活 性 が 甲状 腺 機 能 の 変 化 に応 じて 鋭 敏 に反 応 し,糖 新生 の状 態 を

反 映 す る もの との見 解 をの べ,腎G-6-Paseが よ く肝 の そ れ と一 致 した 態度 を とるの に 注 目 して 腎が 肝 と と

もに生 体 内 糖調 節 に関 与 す る可 能 性 を指 摘 した.

本 研 究 の酵 素活 性 測 定 の結 果 を ま とめ て み る と,cortisol投 与 糖 尿 病 動 物 に お いて も,alloxan糖 尿 病 動

物 にお い て も肝,腎G-6-Paseは と もに活 性 上 昇 し,糖 新 生 充 進 を忠 実 に示 して い る もの と考 え られ る.こ

こで もまた 腎G-6-Paseは 肝 と よ く一 致 した動 きを示 し,ホ ル モ ン異 常 に際 して肝 と同 じ く活 発 な反 応 を示

す もの と考 え られ る.ま たPGI活 性 がG-6-Paseと 同 じ態 度 を とつ て 変 動 した こ と も注 目すべ き成 績 と思

わ れ る.

ス テ ロ イ ド糖 尿 病,ア ロキ サ ン糖 尿病 いず れ に つ い て もG-6-PaseもPGIも 一 様 に肝,腎 と もに 活 性上

昇 に動 い て い る よ うで あ るが,Fig.1,2・ の結 果 に つ い て詳 細 に眺 めて み る と必 ず し も一様 で は ない.各 実

験 群 の成 績 を平 均 値 に つ いて 対 照 に 対す る増 減 を%で 表 わ し各 条 件 別 に比 較 して み る と次 の よ うで あ る.

a)cortiso1群 とalloxan群 の 比 較:G-6-Pase活 性 につ い て み る と肝 で はcortisol群 で+53%,alloxan

群 で+45%,腎 で はcortiso1群 で+32%,alloxan群 で+19%で あ り,PGI活 性 に つ い てみ る と肝 で は

cortiso1群 で+117%,alloxan群 で+72%,腎 で はcortisoli群 で+46%,alloxan群 で+39%で あ つ た.

cortiso1投 与糖 尿 病 とalloxan糖 尿 病 との 比 較 につ いて は,cortiso1の 投 与 量,投 与 期 間 に よつ て も異 な り,

alloxan糖 尿 病 の程 度 に よつ て も違 う と思 われ るの で結 論 的 な こ とは言 え な い.し か し本 研 究 にお い て著 者

の取 りあ げた 条 件 で はcortiso1投 与 糖 尿 病群 で のG-6-Pase,PGIの 活 性 上 昇 がalloxan群 に比 べ て肝,

腎 と もに大 で あ つ た.

b)肝,腎 の 活 性変 動 の比 較:G・6-Pase活 性 につ い て み る と,対 照 に比 しcortiso1群 で は肝 で+53%,

腎 で+32%,alloxan群 で は肝 で+45%,腎 で+19%の 増 加 で あ る.ま たPGI活 性 につ い て み る と,

cortiso1群 で は肝 で+117%,腎 で+46%,alloxan群 で は肝 で+72%,腎 で+39%の 増加 で あつ た.

実 験 糖 尿 病 に お い てG-6-Paseは 肝 で の 活 性 増加 が 著 明 で あ り,腎 は 同 じ く増 加 す るが そ の程 度 が よ り軽

度 で あ る とい え る.PGIも 同 じ傾 向 を示 して い る点 が 興 味 深 い.

c)G際6-PaseとPGIの 活 性 変 動 の比 較:cortiso1群 の肝 で はG-6-Pase+53%,PGI+ll7%,腎 で はG-6-

Pase+32%,PGI+46%の 増 加 が み られ た.alloxan群 の肝 で はG-6-Pase+45%,PGI+72%,腎 で はG-

6-Pase+19%,PGI+39%の 増加 が み られ た.

G-6際Paseの 活 性 変 動 よ り もPGIの そ れ の方 が 明 らか に大 で あつ た.bifunctionalenzymeの1つ で あ

るPGI25)が 糖 新生 系 のkeyenzymeと して のG-6-Pase25)と よ く一 致 した動 きを 示 しなが ら,し か もよ り

敏 感 に 糖 尿 病状 態 に反 応 して い る点 は極 めて 注 目す べ き成 績 で あ る.

(2)腎 酵 素活 性 の動 きに つ い て

す で に 述 べ た よ うに著 者 は 前報1)に お いて 甲 状腺 機 能 の異 常 に さい し腎G-6-Paseが 肝 と よ く一 致 して 動

第44巻 第8号

896 肝,腎glucose-6-phosphataseに 関 す る 研 究(杉 山)

くことよ り腎G-Paseも ホル モン支配 をうけ る可能性 をのべ て きた.本 研究結果か らもcortiso1過 剰に よ

る糖尿病状態で も,イ ンス リン欠乏 によるalloxan糖 尿病の場合で も等 し く肝,腎 とともに活 性上昇 を も

つて反応 してい る.腎 でのこの糖新生 系酵素の活性上昇が何に を意 味す るか は興味深 い問題であ る.腎 糸球

体はglucoseの ような低分子の物質 を自由に通過 させ ると考 え られ るので,糖 尿病状態 の腎では過血糖 に

よ りglucoseの 濾過量が増加 し,尿 細管でのglucose再 吸収 もまた一一定度 まで は増加する.G-6-Pase活 性

の増加は この再吸収増加 を反映す るのか,あ るいは肝 と同 じく糖新生充進 を物語 るのかいずれ と も決めがた

い.こ の点 を解明す る目的で糖負荷過血糖動物 の実験 を加えた.こ の動物での成績はあ きらか に過血糖 を示

しなが ら腎G-6-Pase活 性は不変 であつた.す なわ ち,G-6-Paseは 過血糖に もとず く二次 的な糖再吸収の

増加に よつて活性が上昇 して くるのでな く,ホ ルモ ン異 常に敏感 に反応 して活性が上昇 している もの と考え

られ る.こ れ らの成績か ら腎G-6-Paseは その反応程度 は前述 したよ うに肝 より軽度であ るが,肝 と同 じく

ホルモン支配 を うけてい るもの と考 え られ,糖 尿病動物では腎において も糖新生充進の存在す る可能性が考

え られ る.教 室 の竹内,笠 原 ら26)はこのG-6-Paseの 動 きに注 目して内臓別出動物 で実験 し,糖 尿病動物の

invivoで の腎糖新生充進 の存在を確 かめてい る.

(3)G-6-Pase,PGI活 性変動の意義

PGI活 性がホルモン異常に際 して糖新生系酵 素であるG際6-Paseと よ く一致す る点については既 に述べ

て きた.本 研究 で糖負荷糖 尿病群の肝でのみ不一致の成績がみ られ る.G-6-Paseは 活性上昇 しているのに

PGIは 活性の変動 をみないのである.一 般に糖負荷動物では インス リンの過分泌 を伴ない,肝91ucokinasc

も増加 して くるので27),肝 糖代謝 としては糖利用促進に傾 くと考 え られ るので,PGIのstepで もG-6-P

か らF-6-Pの 方 向に代謝の流れは盛んな もの と思われ る.こ の場合 のG-6-Pase活 性上昇 の機序について考

えてみると,糖 負荷で糖新生充進 が生ず ると考 え難い ことであ り,cortiso1の 過分泌 もまた考 えに くい.G-

6-Paseは ホル モン支配,特 にcortisolの 強力 な支配を うけるよ うではあ るが,そ れ以外 の因子で も動 きう

るものと考え られ,こ の場合glucokinase活 性の上昇を介 して基質であ るG-6-Pの 細胞 内での増加が考 え

られるのであ り,基 質に よる本酵素誘導の可能性が推測 され る.次 に既 に指摘 した ところであるがPGI活

性がG-6-Paseよ りもよ り敏感 に変動 していた成績は これまでの通念に反す る所見であ り,強 調 しておき た

い点で もある.Weberら25)に よれ ばPGIの ごとき酵素は律速段 階にはな りに くく,そ の変動 もよ り鈍感で

あ るべ きで あるが,糖 新生系の律速酵素 であるG-6-Paseよ りもよ り敏感に糖新生充進状態に反応 してお り,

また糖新生 の考 えに くい糖負荷群の肝 でG-6際Pase活 性が上昇 してい るのにPGIは 不変であつ た事実は極

言すればPGIの 方 がG-6-Paseよ り忠実に糖新生 を反映す る可能性 も考 え られ る.こ のよ うに考え るとG際

6-PaseとPGIが 共に一致 した変動 を示す時はpyruvateを 経 由す る糖新生系の動 きを物語 るもの と理解 し

て よいであろ う.

(4)肝,腎G際6-Pase組 織化学的検 索とその意義

肝における組織化学的検索 によるG-6-Pase活 性はG-6-Pase活 性定量 と同一 の態度で増加 を示 し,活 性

増加 の肝内における組織部位的特徴 は特 に認め られず,腎 におけ る増加 も近位尿細管細胞におけ る変動が主

で,糸 球体には活性 を認めず活性変動に関与 しない.Leeら28)に よれば腎皮質内糖新生の中心であるpyru-

vatcか らの91ucosc産 生 は髄質では認 め られない としてい るし,腎 の糖 新生 の場はG-6-Paseの 分布領域

と密接は相関があることが推察 され29),本 研究よ りも腎糖新生の場 は皮質内近位尿細管細胞 と推察 され る.

(5)膵 ランゲルハ ンス氏島の態度

膵組織検索の結果 についてはcortiso1投 与糖尿病動物 とalloxan糖 尿病動物 とでのランゲルハ ンス氏島

組織所 見の明 らかな対照 が印象的であ る.す なわ ち前者 ではランゲルハ ンス氏島 自体の増生 と肥大があ り,

また島内での β細胞 の著 明な増生が目立つのであ るが,こ れ らはcortisol投 与に よる糖新生元進,過 血糖

にたいす る反応性の変化 と考 え られ る.こ の組織所見のみか ら現在の ランゲルハンス氏島機能 を推測す るこ

とは危険であるが,少 な くともcortis・1が 生体内糖代謝 に与 えて きた影響 の一面の 歴 史 を物語 る所 見 と受

け取 ることが できるであろ う.一 方alloxan糖 尿病では ランゲルハ ンス氏 島自体 も萎縮性 であ り,β 細胞

第44巻 第8号

日 本 内 分 泌 学 会 雑 誌 897

の著 減 が 特 徴 的 で あ る.同 じ く糖 新生 充 進 所 見 を示 し,糖 尿 病状 態 で は あ るが,こ の2種 類 の 実 験 的糖 尿 病

の本 質 的 な相 違 が よ く理 解 で き る所 見 と思 わ れ る.

2.ヒ ト糖 尿 病

1957年Weber30)が 正 常 ラ ッ トと ヒ トの 肝 内G-6-Pに 連 な る4つ の酵 素,す な わ ちphosphoglucomutase,

PGI,G際6-Pase,G-6-PDに つ い て検 討 を加 え,こ れ らの 酵 素 は ラ ッ トで もヒ トで も同 一 の活 性 態 度 を示 す こ

とを報 告 した.糖 尿 病 肝 生 検材 料 に よ るG-6-Pase活 性 の研 究 は1957年Pqtrickら31)に よつ て報 告 され 上昇

した活 性 はinsulinあ るい はcarbutamide加 療 に よ り低 下 す る ことが 報 告 され た.武 内 ら32)は加 療 前 の糖

尿 病 肝 生 検 のG-6-Pase活 性 を組 織 化 学 的 に 糸球 体 腎 炎,本 態性 高 血 圧 症 な ど と比 較 検 討 し,酵 素 活 性 の差

異 は認 めな か つ た と してい るが,こ れ は組 織 化 学 的 な検 討 で あ つ て量 的 な 関 係 を確 実 にい い う る もの とは 思

え ない.著 者 は 同一 糖 尿 病 患 者 につ いて 肝,腎 生 検 を同 時 に行 な い,さ らにinsulin加i療 前,後 に分 けて

G-6-Pase活 性 を測 定 比較 す る とinsulin加 療 に よ りコ ン トロー ル が良 好 にな つ た後 は加 療 前 に比 し肝,腎

と も活 性 の 低 下 を認 め た.insulinが 糖 新生 系 に関 与 す る酵 素 活 性 を低 下 させ る こ とは 明 らか で33),ヒ ト肝,

腎 の 糖 尿 病状 態 での 糖 新 生充 進 像 をinsulinに よ り正 常 に 復 帰 させ た所 見 と考 え られ る.

結 語

ホ ル モ ン環 境変 動 下 の 肝,腎G-6-Pase活 性 の 変 動 を ラ ッ ト実験 的糖 尿 病 と してcortiso1糖 尿 病 群,

alloxan糖 尿 病 群,91ucose負 荷 糖 尿 病 群 に つ い て測 定 し合 わせ てPGI活 性 の変 動,血 糖 値 の変 動,肝,

腎G-6際Paseの 組織 化 学 的 検 索,膵 ラ ンゲル ハ ンス氏 島 の 態 度 を 同一 動 物 で検 討 し・ さ らに ヒ ト糖 尿 病肝,

腎G-6際Pase活 性 の変 動 をinsulin加 療 前 後 につ い て 測 定 し次 の 結 果 を え た.

1.cortiso1,alloxan糖 尿 病 の 肝,腎G・6-Pase活 性 は 同一 態 度 を と りと もに活 性 増加 を示 し,糖 新生 元

進 を反 映 す る動 きを示 した.

2.91ucose負 荷 糖尿 病 群 で は 過 血糖 のみ が 酵 素活 性 を司 る因子 でな い こ とを示 唆 す る所 見 を えた.

3.肝,腎G-6-PaseとPGI活 性 の比 較 でPGI活 性 は糖 新 生 のkeyenzymeの1つ で あ るG-6-Pase

と類 似 の 態 度 を と り,何 ん らか の意 味 でPGIもratelimitingenzymeと なつ て 生 体 内糖 代 謝 に 関与 して

い る もの と思 わ れ る.

4.肝,腎G-6-Paseの 組 織 化 学 的 検索 で は活 性 値 定量 と同 一 の態 度 を とつ た が,各 処 置 に よ る肝,腎 の

活 性 変 動 の 部 位 的特 徴 は認 め な か つ た.腎 糖 新生 の作 用 の 場 は近 位 尿 尿 細 管 細胞 と思 わ れ る.

5.膵 ラ ンゲ ル ハ ンス氏 島 の 態度 はc・rtis・1糖 尿病 群 では β細胞 の肥 大 ・ 増生 ・ 島 自身 の 肥大 ・ 新 生 を認

め,alloxan糖 尿 病 群 で は β細 胞 の著 減 とα細 胞 の 増生 を認 め,glucose負 荷 糖尿 病 群 で は 対照 との 間 に 著

変 を認 め なか つ た.

6.ヒ ト糖 尿 病insulin加 療 前後 の肝,腎 生 検 に よ るG-6-Pase活 性 の変 動 は 肝,腎 と も加 療 コ ン トロー

ル 後 は活 性 低 下 を認 め た.

7.肝,腎G-6-Paseは 生 体 内 で と もに ホル モ ン支 配 を うけ生 体 内糖 代 謝調 節 に関 与 して い る もの と思 わ

れ る.

終 りに 臨 み,御 校 閲 を 賜 わ つ た早 瀬 正 二 教 授,御 助言 を 賜 わ つ た木 島滋 二 前教 授,法 医 学 教室 須 山弘 文 教

授 に深 謝 す る とと もに,終 始 御 指導 御 鞭 健 を 賜 わ つ た竹 内三 郎 講 師 に深 謝 す る.ま た法 医 学 教室 前 岡勇 夫 博

士,中 央 検 査室 青木 敦 学 兄 の 御教 示,御 助 言 に 感謝 す る.

本 論 文 の 要 旨 は第37回 日本 内分 泌 学 会 総 会(昭.39.6.東 京),第6回 医 化学 シ ンポ ジ ウム総 会(昭.41.

12.大 阪)に て発 表 した.

第44巻 第8号

898 肝,腎glucose-6-phosphataseに 関 す る研 究(杉 山)

文 献

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