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生体と金属材料の相互作用による金属イオン溶出機構の解明

Research Project

Project/Area Number 14J06483
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Medical pharmacy
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐藤 大樹  東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordscyclooxygenase-2 / nickel / lactate / netrophils / ニッケル / 炎症 / Cyclooxygenase / 金属溶出
Outline of Annual Research Achievements

金属系生体材料からの金属イオンの溶出は医療機器自体の劣化や生体毒性に繋がるが、その詳細なメカニズムは未解明な部分が多い。本研究では、Ni イオンによる炎症応答に着目し、生体内での金属溶出の分子機構の解明、および金属溶出を抑制するための創薬標的の提案を目的とした。本研究の成果として、以下の知見を得た。①マウス背部皮下に Ni 線もしくは NiTi 線を埋入すると、Ni イオンの溶出と炎症応答が誘発された。②ステロイド性抗炎症薬 dexamethasone(Dex)の経口投与により、Ni 線からの Ni イオン溶出が抑制された。③Ni 含有金属もしくは Ni イオンにより COX-2 および mPGES-1 の発現が誘導された。④COX の非選択的阻害薬 indomethacin(Ind)、もしくは COX-2 の選択的阻害薬 celecoxib(Cel)の経口投与により Ni 線からの Ni イオン溶出が抑制された。⑤Ni 線埋入により乳酸産生経路の遺伝子発現が増加し、その発現は Dex、Ind、Cel の投与により抑制された。⑥Dex、Ind、Cel の投与は、Ni 線埋入周囲組織への白血球浸潤を抑制し、また好中球減少マウスでは Ni 線からの Ni イオン溶出が抑制された。これらより Ni により誘導される COX-2 は、乳酸産生による金属周囲微小環境の pH の低下および好中球の浸潤増加を介して金属溶出を引き起こすことが示唆された。
以上より、COX-2 は薬理学的に金属溶出を抑制するためのターゲットになりうると考えられた。工学、医工学分野が中心となって行われていた既存の金属溶出研究に対し、本研究では薬学的戦略でアプローチした。このような学際的研究により、金属溶出抑制のための新たな治療・予防概念を創出できたと考える。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Nickel ions selectively inhibit lipopolysaccharide-induced interleukin-6 production by decreasing its mRNA stability2015

    • Author(s)
      Sanki Asakawa, Yu Kishimoto, Takayuki Takano, Kiyuki Okita, Shiho Takakuwa, Taiki Sato, Masahiro Hiratsuka, Osamu Takeuchi, Noriyasu Hirasawa
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 10(3) Issue: 3 Pages: e0119428-e0119428

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0119428

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glucocorticoids decrease the production of glucagon-like peptide-1 at the transcriptional level in intestinal L-cells2015

    • Author(s)
      Taiki Sato, Hiroto Hayashi, Masahiro Hiratsuka, Noriyasu Hirasawa
    • Journal Title

      Molecular and Cellular Endocrinology

      Volume: 406 Pages: 60-67

    • DOI

      10.1016/j.mce.2015.02.014

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regulation of dipeptidyl peptidase 4 production in adipocytes by glucose2014

    • Author(s)
      Siddhartha Shankar Das, Hiroto Hayashi, Taiki Sato, Ren Yamada, Masahiro Hiratsuka, Noriyasu Hirasawa
    • Journal Title

      Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity: Targets and Therapy

      Volume: 7 Pages: 185-194

    • DOI

      10.2147/dmso.s62610

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glucagon-like peptide-1 production in the GLUTag cell line is impaired by free fatty acids via endoplasmic reticulum stress2014

    • Author(s)
      Hiroto Hayashi, Ren Yamada, Siddhartha Shankar Das, Taiki Sato, Aki Takahashi, Masahiro Hiratsuka, Noriyasu Hirasawa
    • Journal Title

      Metabolism-Clinical and Experimental

      Volume: 63(6) Issue: 6 Pages: 800-811

    • DOI

      10.1016/j.metabol.2014.02.012

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ヒト単球におけるNi2+によるIL-8産生誘導機序の解析2016

    • Author(s)
      浅川 三喜、小野寺 亮、岸本 祐、高桑 志帆、仲條 嵩久、清水 貴文、佐藤 大樹、平澤 典保
    • Organizer
      日本薬学会第136年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-03-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni2+の細胞内への取り込み機構の解析2016

    • Author(s)
      小野寺 亮、浅川 三喜、佐藤 大樹、岸本 祐、高桑 志帆、仲條 嵩久、清水 貴文、平澤 典保
    • Organizer
      日本薬学会第136年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-03-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内での金属溶出における cyclooxygenase-2 の関与2016

    • Author(s)
      佐藤 大樹、高野 貴幸、田中 里奈、岸本 祐、浅川 三喜、成島 尚之、平澤 典保
    • Organizer
      日本薬学会第136年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-03-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ニッケル線誘発炎症におけるヒスタミンの機能解析2015

    • Author(s)
      岸本 祐、浅川 三喜、佐藤 大樹、高桑 志帆、仲條 嵩久、清水 貴文、吉川 雄朗、谷内 一彦、大津 浩、平澤 典保
    • Organizer
      第19回日本ヒスタミン学会
    • Place of Presentation
      東北大学さくらホール
    • Year and Date
      2015-11-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス背部皮下金属線埋入モデルにおける金属溶出機構:シクロオキシゲナーゼ-2の関与2015

    • Author(s)
      佐藤 大樹、岸本 祐、浅川 三喜、沖田 喜幸、高桑 志帆、成島 尚之、平澤 典保
    • Organizer
      日本薬学会第135年会
    • Place of Presentation
      兵庫医療大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-03-25 – 2015-03-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] マウスマクロファージ様細胞株におけるNa+/H+ exchanger 1の発現調節機構の解析2015

    • Author(s)
      高桑 志帆、高野 貴幸、佐藤 大樹、浅川 三喜、岸本 祐、沖田 喜幸、平澤 典保
    • Organizer
      日本薬学会第135年会
    • Place of Presentation
      兵庫医療大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-03-25 – 2015-03-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] NiCl2によるIL-6産生抑制作用機序の解析2015

    • Author(s)
      浅川 三喜、岸本 祐、沖田 喜幸、高桑 志帆、佐藤 大樹、平澤 典保
    • Organizer
      第34回東北免疫研究会
    • Place of Presentation
      艮陵会館(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2015-03-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] NiCl2によるIL-6 mRNA安定化抑制機構の解析2014

    • Author(s)
      浅川 三喜、岸本 祐、沖田 喜幸、高桑 志帆、佐藤 大樹、平澤 典保
    • Organizer
      第87回日本生化学大会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ニッケル線誘発炎症におけるヒスタミンの産生機構及び機能解析2014

    • Author(s)
      岸本 祐、浅川 三喜、佐藤 大樹、沖田 喜幸、高桑 志帆、大津 浩、平澤 典保
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] シリカ粒子の金属アレルギー防止効果についての基礎的研究2014

    • Author(s)
      沖田 喜幸、高野 貴幸、佐藤 大樹、浅川 三喜、岸本 祐、高桑 志帆、山口 隼人、戸倉 新樹、上田 恭介、成島 尚之、安藤 晃、平澤 典保
    • Organizer
      第53回日本薬学会東北支部大会
    • Place of Presentation
      いわき明星大学(福島県・いわき市)
    • Year and Date
      2014-10-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 生活習慣病治療薬学分野ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~seikatsu/mysite1/sub3.html

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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