長期のヒ素曝露と2型糖尿病との新たな関係を発見

長期のヒ素曝露と2型糖尿病との新たな関係を発見健康
グランドキャニオンにあるパンプキン・スプリングスは、ヒ素の含有量が多いことで知られています。

アリゾナ大学薬学部が行った研究により、ヒ素の慢性的な曝露が身体の自然な抗酸化防御機能を低下させ、2型糖尿病などの病気の発症に寄与する可能性が示されました。

アリゾナ大学薬学部の研究により、長期にわたるヒ素への曝露が、がんや2型糖尿病などの疾患につながる生物学的メカニズムが明らかになりました。この発見により、医薬品開発のための新しい標的となる可能性があります。

米国疾病管理予防センターによると、3,400万人以上のアメリカ人が糖尿病を患っており、そのうち約90〜95%が2型糖尿病です。主な危険因子の一つとして、環境中の有害物質への曝露が挙げられます。特にヒ素への慢性的な曝露は、糖尿病の発症および進行に共通する特徴であり、インスリンの産生および感受性、血糖値、脂質プロファイルに影響を及ぼすことが示されています。

ヒ素は土壌中に存在する天然の金属化合物であるため、特に安全でないレベルで摂取した場合、世界的に見ても飲料水の最も重要な汚染物質の一つとなります。ヒ素はアリゾナ州のほとんどの地下水源に含まれており、特に農村部で多く見られます。採掘などの職業上の暴露と合わせると、世界で1億6000万人以上がヒ素にさらされていることになります。

アリゾナ薬科大学のMusil Family創薬講座でBIO5インスティテュートのメンバーであるDonna D. Zhang博士は、慢性的なヒ素の曝露が糖尿病の進行に重要な役割を果たすインスリン抵抗性と耐糖能異常を引き起こす生物学的メカニズムを解明しました。

この研究では、ヒ素の曝露が核因子赤血球系2-関連因子2(NRF2)の活性化に及ぼす影響を調べました。NRF2は、細胞の恒常性の維持に重要な役割を果たすタンパク質で、特に体内の酸素フリーラジカルと抗酸化物質のバランスが崩れた酸化ストレス時に重要な役割を果たします。
たばこの煙、放射線、糖分・脂肪・アルコールの多い食事、環境中の有害物質などによる長期的な酸化ストレスは、がん、糖尿病、神経変性疾患などのさまざまな慢性疾患の発症につながります。

NRF2は、酸化ストレスに対する体の支配的な調節因子です。体内が酸化ストレス状態になると、NRF2が活性化され、細胞保護のプロセスが始まります。細胞のホメオスタシスが回復すると、NRF2のレベルは正常に戻ります。

Zhang博士らの研究チームは、ヒ素にさらされると、NRF2が長期間にわたって制御不能な状態で活性化されることを発見しました。NRF2は、がんの進行や抗がん剤治療への抵抗性を引き起こす要因であることがわかっていました。今回の研究では、ヒ素の曝露により、耐糖能異常とインスリン感受性の低下が生じることを発見しました。特に、ヒ素の慢性曝露によるNRF2の長期活性化は、アミノ酸、脂肪酸、糖質、脂質、薬物の代謝を制御する経路に変化をもたらした。

また、ヒ素に対するNRF2の活性化が長期化すると、肝臓でのグルコース産生が増加し、そのグルコースが血流に放出されることが明らかになり、これが全身の血糖値を変化させる重要な要因になると考えられました。

アリゾナ大学スーパーファンド研究センターの副所長でもあるZhang博士は、「今回の研究が、アリゾナ大学ヘルスサイエンス学部やその他の場所で行われる、有害物質を原因とする糖尿病の研究の基盤となることを期待しています。私たちの最終的な目標は、被曝した人々を治療するための効果的な予防策や介入策を内分泌・代謝生み出すことです。」と述べています。

Published by University of Arizona. Pengfei Liu et al, Non-canonical NRF2 activation promotes a pro-diabetic shift in hepatic glucose metabolism, Molecular Metabolism (2021). DOI: 10.1016/j.molmet.2021.101243
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