ヒト筋グリコーゲン合成酵素活性の調節機序に関する検討 A Study on the Control Mechanism of Human Muscle Glycogen Synthase Activity

博士論文

1)グルコース-6-リン酸(G6P)のヒト筋グリコーゲン合成酵素(GS)ボスファターゼにおよぼす影響について,正常耐糖能ピマインディアンに大腿筋生検を行って得た筋肉片を用いて検討した。GSホスファターゼ活性は,生理的濃度のG6Pにより活性化され,ATP(5mM)とグリコーゲン(0.1%)により抑制された。 2)正常者において,高インスリン血性グルコースクランプの前後でGSおよびGSホスファターゼ活性を測定し,インスリンの両酵素におよぼす影響について検討した(N=4)。GS活性はグルコースクランプ後いずれの症例においても上昇したが,GSホスファターゼ活性はG6Pの存在・非存在下に関わらず有意の変化を認めなかった。 3)次にcyclic AMP(cAMP)依存性蛋白キナーゼ活性について,同様にグルコースクランプの前後でGS活性とともに測定を行った(N=5)。インスリン刺激によって全ての症例でGS活性は上昇する一方で,0.2μMのcAMP存在下におけるcAMP依存性蛋白キナーゼ活性は有意に低下していた。なおcAMP非依存性活性には,明らかな変化を認めなかった。 4)以上の成績から,インスリン刺激によるGS活性の上昇は,GSボスファターゼ活性の上昇よりも,むしろcAMP依存性蛋白キナーゼ活性の低下により調節されている可能性が示唆された。

1) The influence of glucose-6-phosphate (G6P) on skeletal muscle glycogen synthase (GS) phosphatase was examined in normal glucose tolerant Southwest American Indians. GS phosphtase activity increased with physiological concentrations of G6P and inhibited by ATP (5 mM) and glycogen (0.1%). 2) GS phosphatase and GS activity was measured before and after insulin infusion using the euglycemic clamp technique. Although glycogen synthase fractional activity increased in all subjects, this increase was not associated with a change in GS phosphatase activity in the absense or presence of G6P. 3) Cyclic AMP-dependent protein kinase activity was measured before and after insulin infusion along with GS activity. Insulin infusion resulted in a decreased cAMP-dependent protein kinase activity assayed at physiological cAMP concentration with an increased GS activity in all subjects (N=5, p<0.01). No significant change was observed in cAMP-independent activity. 4) These results suggest that insulin administration during a euglycemic clamp may regulate human muscle GS activity by decreasing the activity of cAMP-dependent protein kinase activity rather than stimulating GS phosphatase activity.