in vivo 3次元ESRによる腎疾患モデル動物の生体内酸化・抗酸化動態解析

• Project/Area Number: 13770595
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Kidney internal medicine
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 平山 暁 筑波大学, 臨床医学系, 講師 (20323298)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 電子スピン共鳴 / Nrf2 / 酸化ストレス / ループス腎炎 / Carbamoyl-PROXYL / 一酸化窒素 / リポポリサッカライド / ESRイメージング / in vivo ESR / Nrf2遺伝子欠損マウス / 抗酸化能 / フリーラジカル

Research Abstract

本研究は生体用電子スピン共鳴装置(in vivo ESR)を用い,腎疾患における臓器抗酸化能変化を低侵襲性に画像化解析し,併せて全身の酸化ストレス動態と病変の関連を解明することを目指した,
1.Nrf2遺伝子欠損マウスの腎炎発症における酸化・抗酸化メカニズム及び組織還元能の動向:転写因子雌Nrf2遺伝子欠損マウスは加齢により酸化ストレスの増大と伴にヒトループス腎炎様の病変を発症する.この腎炎発症過程における組織還元能の推移をin vivo oESRを用い解析した.その結果,
(1)若年時からNrf2欠損マウスではCarbamoyl-PROXYL(CP)の半減期が上腹部で延長している,
(2)この半減期の延長は加齢により更に顕著となる.
(3)ESR画像ではCPの消失遅延は腎・肝において認められる.
(4)上記所見は臓器ホモジネートを用いたex vivoの測定でも確認される,ことを見出した.
このことはNrf2欠損マウスでは若年時から臓器還元能が低下しており,これが加齢過程で増大することが腎炎発症に関与していることを示した.
2.短寿命ラジカルのスピントラップ検出と画像化:スピントラップ剤DTCSを用い,リポポリサッカライド(LPS)投与マウスに於いて内因性NOをin vivo ESRにより検出し・画像化することに成功した.腎領域NOの三次元ESR画像として初の報告例である.
3.ESR画像化装置での臓器同定法の改良:画像化解析装置の改良により,臓器レベルでのCP消失過程が半定量的に解析可能となった.またこれは,表面コイル型共振器(SCR)による臓器毎の結果に一致した.
4.表面コイル型共振器(SCR)による解析:ネフローゼモデル動物において,SCRによる腎組織還元能を測定し,病態との関連を明らかにした.また,腎でのCP消失が,排泄によるものだけでなく,腎での還元による要素が大きいことも明らかにした.

Research Products

• [Publications] Hirayama A. et al.: "EPR imaging of reducing activity in Nrf2 transcriptional factor deficient mice"Free Radical Biology & Medicine. (In press). (2003)
• [Publications] Ueda A.et al.: "Identification by an EPR technique of decreased mitochondrial reducing activity in puromycin aminoculceoside-induced nephrosis"Free Radical Biology & Medicine. 33(8). 1082-1088 (2002)
• [Publications] Hirayama A. et al.: "Electron paramagnetic resonance imaging of nitric oxide organ distribution in lipopolysuccaride treated mice"Molecular and Cellular Biochemistry. 244(1). 63-67 (2003)
• [Publications] Ueda A.et al.: "In vivo temporal EPR imaging for estimating the kinetics of a nitroxide radical in the renal parenchyma and pelvis in rats"Magnetic Resonance Imaging. 20. 77-82 (2002)
• [Publications] Ueda A.et al.: "Importance of renal mitochondria in the reduction of TEMPOL, a nitroxide radical"Molecular and Cellular Biochemistry. 244(1),. 113-118 (2003)
• [Publications] Yoh K.et al.: "Nrf2-deficient female mice develop lupus-like autoimmune nephritis"Kidney International. 60(4). 1343-1353 (2001)
• [Publications] Hirayama A. et al.: "Reduced serum hydroxyl radical scavenging activity in erythropoietin therapy resistant renal anemia"Free Radical Research. 36(11). 1155-1161 (2002)
• [Publications] Hirayama A. et al.: "Uremic concentration of guanidino compounds inhibit neutrophil superoxide production"Kidney International. 59 Suppl.78. S89-S92 (2002)
• [Publications] Aoyagi K. et al.: "Inhibition by heparin of protein kinase C activation and hydroxyl radical generation in puromycin aminonucleoside treated isolated rat hepatocytes"Molecular and Cellular Biochemistry. 244(1). 3-9 (2003)
• [Publications] 平山 暁 他: "腎とフリーラジカル第6集 抗酸化応答関連転写因子;Nrf2の遺伝子欠損マウスにおけるレドックス状態のin vivo ESRによる画像化"東京医学社. 249 (2002)
• [Publications] Yoh K.et al.: "Nrf2-deficient female mice develop lupus-like autoimmune nephritis"Kidney International. 60(4). 1343-1353 (2001)
• [Publications] Ueda A.et al.: "In vivo temporal EPR imaging for estimating the kinetics of a nitroxide radical in the renal parenchyma and pelvis in rats"Magnetic Resonance Imaging. (in press). (2002)
• [Publications] Hirayama A.et al.: "Electron paramagnetic resonance imaging of nitric oxide organ distribution in lipopolysuccaride treated mice"Molecular and Cellular Biochemistry. (in press). (2002)
• [Publications] Nagase S.et al.: "Light-shielded hemodialysis prevents lipid peroxidation and hypotention by inhibiting nitric oxide production"Journal of the American Society of Nephrology. 12. 273A (2001)
• [Publications] Hirayama A.et al.: "Uremic concentration of guanidino compounds inhibit neutrophil superoxide production"Kidney International. 59 Suppl.78. S89-S92 (2001)
• [Publications] Aoyagi K.et al.: "Role of nitric oxide in the synthesis of guanidinosuccinic acid,an activator of the N-methyl-D-aspartate receptor"Kidney International. 59 Suppl.78. S93-S96 (2001)
• [Publications] 平山 暁 他: "腎とフリーラジカル第6集 抗酸化応答配列関連転写因子:Nrf2の遺伝子欠損マウスにおけるレドックス状態のin vivo ESRによる画像化"東京医学社(発表予定). (2002)