肝障害時の血中インス リン動態に関す る研究

第2編

急性お よび慢性肝障害 ラッ トにおけ る糖 負荷後

血 中インス リン反応 と単 離膵 ラ氏島のインス リン分泌

岡山 大学 医 学部 第一 内科

中 田 憲 一

Key words:肝 障 害,イ ンス リン,糖 負 荷試 験,

単離 膵 ラ氏 島,周 辺 灌流

緒 言

肝疾 患 患者 に しば しばみ とめ られ る糖 負荷 後

末 梢血 中 イ ンス リンの高 反 応 に対 し,膵 か らの

イ ンス リン分 泌 の亢 進 と,障 害 肝 に おけ る分 解

の低下 が どの よ うに 関与 す るかに つ いて,第1

編 で臨 床 的に検 討 した結 果,こ れ らの要 因 は,

肝疾 患 の病 型 お よび病 態 に よって 多様 に変化 す

るの で,そ れ に伴 い肝疾 患 時 の糖 負荷 後 血 中 イ

ンス リンが高 反応 を示す 機序 も異 な る こ とが み

とめ られ た1).

しか し,臨 床 例 とくに同一 症 例 につ いて肝 病

態 の進 展 に伴 う血 中イ ン ス リン動 態の 変 化 を追

究す る こ とは 困難 で あ る。 そ こで,著 者 は 第1

編 で述べ た臨床 的 検討 結 果 を裏 づ け る ため,四

塩化 炭素 投 与 に よ る急性 肝障 害 お よび慢性 肝 障

害か ら肝硬 変 に至 る各病 期 の ラ ッ トにつ い て,

ブ ドウ糖 負荷試 験(以 下GTT)を 実施 して,

その 際 の血糖, immunoreactive insulin(以 下

IRI)を 測 定 し,血 中 インス リン動 態 を検 索す る

とと もに,単 離 膵 ラ ンゲ ルハ ンス 氏島(以 下 膵

ラ氏 島)か らの 灌 流時 の イ ン ス リン分 泌 量 を測

定 し,膵 か らの イ ンス リン分 泌状 態 を検討 した.

実 験 方 法

1)実 験動 物

Sprague-Dawley系 の雄 性 ラ ッ トで生 後 約6

週 間,体 重150g前 後 の もの を用 い た。固 形飼 料

と水 を 自由に 与 え,室 温23～25℃,日 照 時間 に

合 わせ た照 明 条件 下 で飼 育 した。

2)肝 障害 の 作製

肝 障 害 の作 製 には,オ リー ブ油 に 溶解 した20

%(v/v)の 四塩 化 炭素 を用 い た.急 性 肝 障害 ラ

ッ トは 体重1kg当 り5mlを1回,経 胃的 に 投

与 して 作製 し,投 与 後1, 3, 7日 目(以 下1

日群, 3日 群, 7日 群)に 以下 の実 験 を行 っ た。

慢 性 肝 障害 ラ ッ トは体 重1kg当 り1mlを 週2

回 の割 で3, 6, 12週 間(以 下3週 群, 6週 群,

12週 群)経 胃的 に投 与 して 作製 し,そ れ ぞれ最

終投 与 後7日 目に以下 の 実 験 を行 っ た.対 照 と

して急性 お よび慢 性 肝障 害 と も,同 年 代 で 同様

に飼 育 した無処 置 の ラ ッ トを用 いた.

3) GTT

急 性 お よび慢 性 肝 障害 ラ ッ トと対 照 ラ ッ トに

上 記 の 時期 に約16時 間の 絶 食後, 1.4Mの ブ ドウ

糖 液 を体重1kg当 り4m1の 割 で 経 胃的 に 投 与

した。 投与 前 お よび 投与 後30, 60, 120分 に大腿

静脈 よ り採 血 し,血 糖(glucose oxidase法)と

IRI(2抗 体 法)を 測 定 した.各 採 血 時 の血 糖値

の総 和 をΣBG, IRI値 の総 和 をΣIRIと 表 記 した.

4)膵 ラ氏島 の単 離 と周辺 灌 流

急 性 お よ び慢 性 肝 障害 ラ ッ ト,対 照 ラ ッ トと

も上 記の 時期 にLacyら2)の 方法 に 準 じcollage

naseを 用 いて 膵 ラ氏 島 を単 離 した.周 辺 灌流 の

chamberと してMillipore filter(pore size 8

μm)を 用 い,単 離 膵 ラ氏 島10個 ずつ を37℃,

95%O2, 5%CO2通 気 下 で灌 流 した.灌 流 液

と して0.2%BSAを 含 むMorganら3)の 培 養 液

11

12 中 田 憲 一

をpH 7.4に 調 整 して用 いた.基 礎 灌流 を2.8mM

ブ ドウ糖 濃度 下 で20分 間行 っ た後, 16.7mMブ

ドウ糖 濃 度下 で60分 間灌 流 し,灌 流液 のIRI(2

抗 体法)を 測定 した.灌 流 開始 よ り8分 間 を第

1相, 9分 後 よ り30分 まで を第2相 と し,各 相

にお け る単離 膵 ラ氏 島1個 当 りのIRI値 の 和 を

算 出 し, ΣIRIと 表記 した.

5)組 織 学的 変化

急 性 お よ び慢 性 肝 障 害 ラ ッ トの 肝 と膵 を,

Bouin固 定の の ちHematoxylin-Eosin染 色(以

下HE染 色), Azan染 色 を行 い組 織 学 的に検 討

した.

成 績

1.急 性 肝障 害 ラ ッ ト

1)組 織学 的変 化

HE染 色 に よる肝 組 織 像 は,四 塩 化炭 素投 与

後1日 群 で肝 細胞 壊死 と小葉 中心 性の脂 肪変 性

が 高度 に み とめ られ たが, 3日 群, 7日 群 で は

次 第 に回 復す る傾 向 がみ られ た。膵 ラ氏 島 に は

HE染 色 で変 化 はみ られ なか った.

2) GTT

GTT時 の血 糖, IRIをFig. 1に 示 した.血 糖

は1日 群 では 対照 群 と有 意 な差 をみ とめ なか っ

た が, 3日 群, 7日 群 では対 照群 に 比 し負荷 後

に 有意 の 高値(p

肝障 害 時の 血 中 イ ン ス リン動 態 に 関す る研 究 13

(p

14 中 田 憲 一

Fig. 6 ΣBG and ΣIRI in GTT and ΣIRI

in perifusion of chronic liver

injured rats

慢 性 肝 障害 各群 の単 離 膵 ラ氏 島か らのIRI分

泌(Fig. 5)は2相 性 を示 した.慢 性 肝 障害 の

3群 では,第1相,第2相 とも3週 群, 6週 群,

12週 群 の 順 に高値 を示 した.ま た, 3週 群 お よ

び6週 群 のIRI分 泌 は それ ぞれ の対 照群 と差 を

み とめ なか っ たが, 12週 群 では そ の対照 群 に比

し高値 を示 した.

4) GTT時 の ΣBG, ΣIRIと 周辺 灌 流時 の単

離膵 ラ氏 島か らのIRI分 泌量

GTT時 の ΣBG, ΣIRIお よび周辺 灌 流時 の単

離膵 ラ氏 島か らのIRI分 泌 量 をFig. 6に 示 した.

GTT時 の ΣBG(mg/dl)は 慢 性 肝障 害 の3週

群(453.1±47.5)お よび12週 群(498.9±61.3)

では それ ぞれの対 照群(575.0±59.7お よび606.0

±64.4)に 比 し有 意(p

肝障害時の血中インスリン動態に関する研究 15

氏 島の イ ン ス リン分泌 に は影 響 を及ぼ さな い と

考 え られ た.

急性 肝障 害 の極 期 に相 当す る四塩 化 炭素 投 与

後1日 群 の ラ ッ トで は,糖 負荷 後 の血 中 イ ンス

リンは対 照群 に比 し高 値 の傾 向 を示 したが,単

離 膵 ラ氏 島か らの イン ス リン分 泌 量は 比較 的 低

値 とな るこ と をみ とめ,糖 負荷 後血 中 高 イ ンス

リン反 応 は膵 か らの分 泌 亢進 に よる よ りも,主

として 肝 にお け る分解 低 下 に よ る もの と推 定 さ

れ た.こ れは,急 性 肝 炎 極期 におけ る糖 負荷 後

の 血 中高 イ ンス リン反 応 が主 と して肝 での イン

ス リン分 解 の低 下 に よ る と推 定 された こ とを支

持 す る成績 と考 え られ る.

次に,急 性 肝障 害の 回復期 に相 当 す る3日 群

お よび7日 群 の ラ ッ トで は,糖 負荷 後 の血 中 イ

ンス リン は高反 応 を示 さず,単 離 膵 ラ氏島 か ら

の イ ンス リン分 泌 量 も対 照群 と差 をみ とめ な か

った.す なわ ち,急 性 極期 にお け る イ ンス リン

動 態 の 異常 は肝 障害 の 回復 に 伴 い正常 化 す るこ

とが み とめ られ た.な お3日 群 お よび7日 群 の

ラ ッ トでは,耐 糖 能 低 下 に対 す る代償 性 の イン

ス リン分 泌亢 進 が み られ なか った こ との理 由 に

つ いて は不 明 であ る.

慢性 肝 障害 の3週 群 お よび6週 群 の ラ ッ トで

は,糖 負 荷 後の 血 中 イ ンス リンは高 反応 を示 さ

ず,単 離 膵 ラ氏 島か らの イ ンス リン分 泌 量 も対

照 群 お よび両 群 間 で差 をみ とめ なか っ た.し た

が って,慢 性 肝障 害 で 肝硬 変 に至 らな い時期 で

は,膵 か らの イン ス リン分 泌 は亢 進せ ず,糖 負

荷 後 の血 中 イ ンス リン も高 反応 とな らない もの

と考 え られ る.と ころ で,慢 性 肝 炎 の非 活動 型

で は糖 負荷 後 の血 中イ ン ス リンが と くに 高値 を

示 さ ない こ とが指 摘 され て お り,著 者 の 検討 で

も病 態 の軽 いchronic persistent hepatitisで,

同様 の こ とが観 察 され た. 3週 群, 6週 群 ラ ッ

トの肝障 害 は比 較 的軽 度 で あ った の で,こ れ を

慢 性 肝炎 非 活動 型 の モデ ル と考 え た場 合,こ れ

らの群 でみ られ た 成績 は,上 記 の慢 性 肝 炎非 活

動 型 の それ と類 似 してい るよ うに思 わ れ る.

慢性 肝 障害 の 肝硬 変 期 に相 当す る12週 群 の ラ

ッ トでは,糖 負 荷後 の 血 中 イ ンス リンは対 照群

に比 し明 らか に 高反 応 とな り,単 離 膵 ラ氏島 か

らの イ ンス リン分 泌 量 も有 意 の 高値 を示 す こ と

をみ とめ た.と くに 本群 の ラ ッ トでは糖 負荷 後

の血 糖 が対 照群 に比 し有 意 に低 値 で あ っ た こ と

か ら,こ の イ ンス リン分 泌 は血 糖 上昇 に対 す る

以上 の亢 進 と考 え られ る.し たが って,肝 硬 変

期 の糖 負荷 後血 中高 イ ンス リン反 応 は,主 と し

て膵 か らの分 泌 亢進 に よ る もの と考 え られ た.

この こ とは,臨 床 的検 討 で,肝 硬 変 代償 期 の 糖

負荷 後高 イン ス リン反 応 は主 と して膵 か らの 分

泌 亢進 に よる と推定 され た こ と と一 致 す る成 績

と考 え られ る.た だ し,本 実 験 では,肝 にお け

る イ ンス リン分 解 の状 態 を直 接検 討 して いな い

の で,肝 に おけ るイ ンス リン分 解 の低 下 が 関 与

して い る可能 性 は否 定 で きな い.

総 括

肝疾 患 時 の糖 負荷 後血 中高 イ ンス リン反応 の

機序 に関す る第1編 の臨 床 的検 討 結 果 を裏づ け

るため,四 塩 化炭 素 投与 に よる急性 肝障 害,慢

性 肝障 害 か ら肝硬 変 に至 る各病 期 の ラ ッ トにつ

いて,糖 負荷試 験時 の血 糖 お よび 血 中IRIを 測

定 し,血 中 イ ンス リン動 態 を検 討 した.ま た,

単離 膵 ラ氏 島か らの 周辺 灌 流時 のIRIを 測定 し,

膵か らの イ ンス リン分泌 状 態 を検討 した.

その 結果,急 性 肝 障害 極 期 の ラ ッ トで は,糖

負荷 後 の血 中イ ンス リンは 高反 応 を示 す が,単

離膵 ラ氏 島か らの イ ンス リン分 泌 量 は低値 で あ

るこ とをみ とめ,急 性 肝 障 害極 期 の糖 負 荷後 血

中高 イ ンス リン反応 は,膵 か らの イ ンス リン分

泌亢 進 に よ る よ りも肝 にお け る その分 解低 下 に

よる もの と推定 され た.

急 性 肝障 害 の 回復期 の ラ ッ トでは,糖 負荷 後

の血 中 イ ン ス リン も単 離 膵 ラ氏 島か らの イン ス

リン分 泌量 も対 照 ラ ッ トと差 をみ とめ な いこ と

か ら,急 性 極期 にみ られ たイ ン ス リン動 態 の 異

常 は 回 復 に伴 い正 常 化す る こ とが 考 え られ た.

慢 性 肝障 害 の ラ ッ トでは,糖 負荷 後 の血 中 イ

ンス リン も単 離膵 ラ氏 島か らの イ ンス リン分 泌

量 も対 照 ラ ッ トと差 が な く,膵 にお け る イ ンス

リン分 泌 は亢進 して い な い こ とがみ とめ られ た.

肝 硬 変期 の ラ ッ トで は,糖 負荷 後 の 血 中 イ ン

ス リンは高 反 応 を示 し,単 離 膵 ラ氏 島 か らの イ

ンス リン分 泌 量 も高 値 で あ る こ とをみ とめ,肝

硬 変 期 の糖 負荷 後高 イ ンス リン反応 は,主 と し

16 中 田 憲 一

て膵 か らの イン ス リン分 泌 亢 進 に よる もの と推

測 され た.

以 上 の成 績 は,第1編 で述べ た肝疾 患 時の糖

負荷 後 血 中高 イ ンス リン反 応 の機 序 に関す る臨

床 的 検討 結 果 を裏づ け る もの と考 え られ る.

本論文の要旨は第23回 日本糖 尿病学会総会お よび

第18回 日本糖尿病学会 中国四国地方会 において発表

した.

稿 を終るにあた り御指導,御 校閲 を賜 った岡 山大

学第一内科,長 島秀夫教授 ならび に岡山大学保健管

理セ ンター,山 吹隆寛教授 に深甚 なる謝意 を表わす

とともに,直 接御指導 いただいた岡 山大学第一内科,

岡崎悟博士 に深謝 いたします.

文 献

1. 中 田 憲 一:肝 障害 時 の 血 中 イン ス リン動 態 に 関 す る研 究,第1編,肝 疾 患 時 の糖 負 荷後 血 中高 イ ンス リン

反 応 の 機序.岡 山医 学 会 雑 誌, 97, 1-8, 1985.

2. Lacy, P. E. and Kostianovsky, M.: Method for the isolation of intact islets of Langerhans from the

rat pancreas. Diabetes 16, 35-39, 1967.

3. Morgan, J. F., Morton, H. J. and Parker, R. C.: Nutrition of animal cells in tissue culture. I. initial

studies on a synthetic medium. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 73, 1-8, 1950.

4. Veghelyi, P. V., Kemeny, T. and Sos, J.: Cystic change in the pancreas. Am. J. Dis. Child. 79, 65-68,

1950.

肝障害時の血中インスリン動態に関する研究 17

Study of Insulin Metabolism in Liver Injury

II. Insulin Secretion in flats with Acute and Chronic Liver Injury

Kenichi NAKATA

The First Department of Internal Medicine, Okayama University Medical School,

In liver diseases, it has been pointed out that pancreatic hypersecretion of insulin is

one of the factors which induces hyperreaction of serum insulin after oral glucose

loading. Insulin secretion may change according to the stage of liver injury. To address

this problem, the glucose tolerance test (GTT) and perifusion of the islets of Langerhans

were performed in rats with carbon tetrachloride (CCl4)-induced liver injury.

On the day after administration of CCl4, ‡”IRI increased after GTT, but decreased

after perifusion. On the 3rd and 7th days, ‡”IRI after GTT and perifusion was normal.

These results suggest that in the acute stage of acute liver injury, pancreatic secretion

of insulin was reduced and hyperreaction of serum insulin to GTT was probably due to

decreased insulin degradation. In the convalescent stage, insulin secretion was normal.

During the 3 to 6 weeks of CCl4 administration, ‡”IRI in GTT and perifusion rats did

not differ significantly from that of controls. But in the 12th week, ‡”IRI after GTT

and perifusion increased remarkably. These results suggest that in the early stage of

chronic liver injury, pancreatic secretion of insulin does not change, but in the cirrhotic

stage, insulin secretion increases, causing hyperreaction of insulin after GTT.