グルカゴンは肝アミノ酸の異化を急性に調節し、脂肪症によってその効果が乱される可能性があります

目的：グルカゴンは血糖を調節することでよく知られていますが、アミノ酸代謝にとっても同様に重要かもしれません。アミノ酸の血漿レベルは、グルカゴン依存性メカニズムによって調節されますが、アミノ酸はアルファ細胞からのグルカゴン分泌を刺激し、最近説明した肝臓α細胞軸を完成させます。サイクルの根底にあるメカニズムと肝脂肪症の影響の可能性は不明です。 方法：グルカゴン受容体拮抗薬（GRA）で処理したマウスのin vivoのアミノ酸クリアランス、α細胞の95％減少を伴うトランスジェニックマウス、および肝臓脂肪症のマウスを評価しました。さらに、OB/OBマウスおよびヒトからの一次肝細胞の尿素形成を評価し、灌流ラット肝臓におけるグルカゴンの急性代謝効果を研究しました。また、グルカゴン受容体ノックアウトマウスと肝臓の脂肪症のマウスから肝臓でRNAシーケンスを実施しました。最後に、健康なコントロールと生検因度非アルコール性脂肪肝疾患（NAFLD）の患者の2つの独立したコホートで、個々の血漿アミノ酸とグルカゴンを測定しました。 結果：GRAおよび内因性グルカゴン（アルファ細胞の喪失）を欠くマウスで治療されたマウスでは、尿素の産生が減少するとアミノ酸クリアランスが減少しました。グルカゴンの投与は、ラット肝臓代謝産物の分泌を著しく変化させ、数分以内にマウス、灌流ラット肝臓、および一次ヒト肝細胞の尿素形成を増加させました。トランスクリプトーム分析により、アミノ酸異化の原因となる3つの遺伝子（CPS1、SLC7A2、およびSLC38A2）が、肝臓脂肪症のマウスとグルカゴン受容体の欠失を伴うマウスの両方でダウンレギュレートされたことが明らかになりました。培養されたOB/OB肝細胞は、混合アミノ酸による刺激により尿素が少なくなり、肝臓脂肪症のマウスではアミノ酸クリアランスが低かった。グルカゴン誘発性の尿素酵素は、肝臓の脂肪症を伴う灌流ラット肝臓で損なわれました。NAFLD患者は、特にアラニンを含むグルカゴゴントロピックアミノ酸の高グルカゴン血症と増加したレベルの増加を示しました。グルカゴンとアラニンの両方のレベルは、インスリン抵抗性の恒常性モデル評価の食事誘発性の低下後に減少しました（HOMA-IR、肝脂肪症のマーカー）。 結論：グルカゴンは、非転写および転写の両方でアミノ酸代謝を調節します。肝臓の脂肪症は、アミノ酸異化のグルカゴン依存性の増強を損なう可能性があります。

OBJECTIVE: Glucagon is well known to regulate blood glucose but may be equally important for amino acid metabolism. Plasma levels of amino acids are regulated by glucagon-dependent mechanism(s), while amino acids stimulate glucagon secretion from alpha cells, completing the recently described liver-alpha cell axis. The mechanisms underlying the cycle and the possible impact of hepatic steatosis are unclear. METHODS: We assessed amino acid clearance in vivo in mice treated with a glucagon receptor antagonist (GRA), transgenic mice with 95% reduction in alpha cells, and mice with hepatic steatosis. In addition, we evaluated urea formation in primary hepatocytes from ob/ob mice and humans, and we studied acute metabolic effects of glucagon in perfused rat livers. We also performed RNA sequencing on livers from glucagon receptor knock-out mice and mice with hepatic steatosis. Finally, we measured individual plasma amino acids and glucagon in healthy controls and in two independent cohorts of patients with biopsy-verified non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). RESULTS: Amino acid clearance was reduced in mice treated with GRA and mice lacking endogenous glucagon (loss of alpha cells) concomitantly with reduced production of urea. Glucagon administration markedly changed the secretion of rat liver metabolites and within minutes increased urea formation in mice, in perfused rat liver, and in primary human hepatocytes. Transcriptomic analyses revealed that three genes responsible for amino acid catabolism (Cps1, Slc7a2, and Slc38a2) were downregulated both in mice with hepatic steatosis and in mice with deletion of the glucagon receptor. Cultured ob/ob hepatocytes produced less urea upon stimulation with mixed amino acids, and amino acid clearance was lower in mice with hepatic steatosis. Glucagon-induced ureagenesis was impaired in perfused rat livers with hepatic steatosis. Patients with NAFLD had hyperglucagonemia and increased levels of glucagonotropic amino acids, including alanine in particular. Both glucagon and alanine levels were reduced after diet-induced reduction in Homeostatic Model Assessment for Insulin Resistance (HOMA-IR, a marker of hepatic steatosis). CONCLUSIONS: Glucagon regulates amino acid metabolism both non-transcriptionally and transcriptionally. Hepatic steatosis may impair glucagon-dependent enhancement of amino acid catabolism.