Development of the early diagnostic method for diabetic nephropathy focusing on urinary mitochondrial protein

• Project/Area Number: 18K07455
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52010:General internal medicine-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: ISHII Naohito 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (80212819)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片桐 真人 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (50152674)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 糖尿病性腎症 / 糖尿病性腎症診断法 / 尿中ミトコンドリアタンパク質 / 酸化ストレス / ニトロ化タンパク質 / ミトコンドリア / マイトファジー / 脂肪酸代謝

Outline of Final Research Achievements

We aimed to verify the excretion mechanism of urinary mitochondrial protein as an early diagnostic marker for diabetic nephropathy and to establish a diagnostic method using urinary mitochondrial protein. (1) Oxidative stress during the normoalbuminuric stage of type 1 diabetes mellitus damages renal cortical mitochondria and excretes mitochondrial proteins in the urine. (2) Mitophagy (selective autophagy), a system for degrading and removing damaged mitochondria, are preferentially induced in proximal tubular cells. (3) Fatty acid metabolism in mitochondrial quality control mechanisms showed high levels of the fatty acid transporter acylcarnitine and increased Fatty acid metabolism with a shift toward ω3 Fatty acids (antioxidant & vasoprotective) relative to ω6 Fatty acids.
From these results, urinary excretion of mitochondrial proteins that may represent early diagnostic markers for diabetic nephropathy, and (4) we were able to start clinical experiments.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腎症発症前糖尿病ラットの腎臓でミトコンドリアは酸化ストレス障害を受けており、損傷ミトコンドリア蓄積は、腎期機能障害の原因となる可能性があるため分解・除去しなければならない。この分解・除去機構であるマイトファジーは、近位尿細管優位に誘導されミトコンドリアタンパク質が尿中に排泄されることを示した。近位尿細管は再吸収・排泄機能を担い多くのエネルギーが必要とされ、エネルギー産生をするミトコンドリア機能と腎臓機能は密接な関係がある。ミトコンドリア機能低下は腎症の発症・進展させ、ミトコンドリア機能評価は腎機能評価に繋がる。
尿中ミトコンドリアタンパク質排泄測定による糖尿病性腎症の早期診断法が確立できる。

Research Products

• [Journal Article] In vitro study on effect of bardoxolone methyl on cisplatin-induced cellular senescence in human proximal tubular cells. (2022)
  • Author(s): Kurosaki Y, Imoto A, Kawakami F, Ouchi M, Morita A, Yokoba M, Takenaka T, Ichikawa T, Katagiri M, Nielsen R, Ishii N.
  • Journal Title: Mol Cell Biochem. Volume: 477 Issue: 3 Pages: 689-699
  • DOI: 10.1007/s11010-021-04295-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Air contamination of therapeutic drug monitoring assay reagents results in falsely high plasma ammonia levels. (2022)
  • Author(s): Tsukushi T, Shinohara R, Adachi Y, Kurosaki Y, Ishii N, Katagiri M, Munekata S, Kanoh Y.
  • Journal Title: Ann Clin Biochem. Volume: 59 Issue: 3 Pages: 193-198
  • DOI: 10.1177/00045632221074508
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Klotho supplementation attenuates blood pressure and albuminuria in murine model of IgA nephropathy (2021)
  • Author(s): Takenaka Tsuneo、Hasan Arif、Marumo Takeshi、Kobori Hiroyuki、Inoue Tsutomu、Miyazaki Takashi、Suzuki Hiromichi、Nishiyama Akira、Ishii Naohito、Hayashi Matsuhiko
  • Journal Title: Journal of Hypertension Volume: Publish Ahead of Print Issue: 8 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1097/hjh.0000000000002845
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Klotho supplementation ameliorates blood pressure and renal function in DBA/2-pcy mice, a model of polycystic kidney disease. (2020)
  • Author(s): Takenaka T, Kobori H, Inoue T, Takashi Miyasaki T,Suzuki H, Nishiyama H, Ishii N, Hayashi M
  • Journal Title: Am J Physiol Renal Physiol Volume: 316 Issue: 3 Pages: F557-F564
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00299.2019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Klotho protein supplementation reduces blood pressure and renal hypertrophy in db/db mice, a model of type2 diabetes (2019)
  • Author(s): Takenaka T, Inoue T, Miyazaki T, Kobori H, Nishiyama A, Ishii N, Hayashi M, Suzuki H
  • Journal Title: Acta Physiologica Volume: 225 Issue: 2
  • DOI: 10.1111/apha.13190
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Klotho ameliorates medullary fibrosis and pressure natriuresis in hypertensive rat kidneys (2018)
  • Author(s): Takenaka T, Inoue T, Miyazaki T, Kobori H, Nishiyama A, Ishii N, Hayashi M, Suzuki H
  • Journal Title: Hypertension Volume: 72 Issue: 5 Pages: 1151-1159
  • DOI: 10.1161/hypertensionaha.118.11176
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Protection of renal function by inducing mitophagy in the proximal tubule during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus. (2022)
  • Author(s): Ishii N, Carmines PK, Kurosaki Y, Imoto A, Takahashi H, Suzuki H, Sugase T, Yokoba M, Ichikawa T, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: The 17th Congress of Asian Society of Clinical Pathology and Laboratory Medicine, Kobe, Japan, 10/9/22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparison of HSP72 and anti-HSP70 antibodies with thrombosis markers in patients with thrombosis. (2022)
  • Author(s): Suzuki H, Kobayashi K, Kosuge Y, Imoto A, Kurosaki Y, Kitazume1 S, Ishii N, Ogawa K, Shimura H
  • Organizer: The 17th Congress of Asian Society of Clinical Pathology and Laboratory Medicine, Kobe, Japan, 10/9/22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mitochondrial quality control mechanisms and fatty acid metabolism in renal cortex during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus. (2022)
  • Author(s): Ishii N, Carmines PK, Kurosaki Y, Imoto A, Sugase T, Takahashi H, Yokoba M, Ichikawa T, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: Kidney Week 2022, American Society of Nephrology, Orlando, USA 11/3/22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fatty acid-associated albumin induces proliferation and senescence of proximal tubular cells. (2022)
  • Author(s): Kurosaki Y, Nielsen R, Ouchi M, Morit A, Imoto I, Kawakami F,Iizuka Y, Mollet G, Takafumi I, Yokoba M, Katagiri M, Takenaka T, Ishii N
  • Organizer: 59th ERA Congress, European Renal Association, Paris, France 5/20/22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットにおけるマイトファジーによる腎近位尿細管保護と尿中ミトコンドリアタンパク質について. (2022)
  • Author(s): 石井直仁,小寺義男,髙橋博之,黒崎祥史,井本明美,菅生太朗,土筆智晶,鈴木英明,横場正典,市川尊文,竹中恒夫,片桐真人
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2022年大会（JHUPO第20回大会），相模原，8/10/22
• [Presentation] グルコースとアルブミン負荷は近位尿細管上皮細胞内にミトコンドリアDNAを蓄積させる. (2022)
  • Author(s): 井本明美, 黒崎祥史,西村由香里,古田玲子,川島麗,鈴木英明,石井直仁
  • Organizer: 第6回日本ワンヘルスサイエンス学会，八王子，9/2/22
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットにおけるマイトファジー誘導による腎機能保護について. (2022)
  • Author(s): 石井直仁,黒崎祥史,井本明美,高橋博之,菅生太朗,土筆智晶,鈴木英明,横場正典,市川尊文,竹中恒夫,片桐真人
  • Organizer: 第6回日本ワンヘルスサイエンス学会，八王子，9/3/22
• [Presentation] タンパク尿によるアルブミン負荷は近位尿細管における細胞増殖および細胞老化を促進する. (2022)
  • Author(s): 黒崎祥史,Rikke Nielsen, Geraldine Mollet,大内基司,森田亜州華,井本明美,鈴木英明,市川尊文,横場正典,片桐真人,竹中恒夫,石井直仁
  • Organizer: 第62回日本臨床化学会年次学術集会，富山，9/30-10/2/22
• [Presentation] 近位尿細管上皮細胞の上皮性低下にはエピジェネティックな制御および酸化ストレスが関与する. (2022)
  • Author(s): 井本明美,黒崎祥史,鈴木英明,竹中恒夫,片桐真人,石井直仁
  • Organizer: 第62回日本臨床化学会年次学術集会，富山，9/30-10/2/22
• [Presentation] 血中HSP72および抗HSP70抗体と凝固活性化分子マーカーとの比較. (2022)
  • Author(s): 鈴木英明,小林浩二,小菅優子,黒崎祥史,井本明美,石井直仁,北爪しのぶ,小川一英,志村浩己
  • Organizer: 第62回日本臨床化学会年次学術集会，富山，9/30-10/2/22
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットにおける腎皮質のミトコンドリア品質管理メカニズムと脂肪酸代謝. (2022)
  • Author(s): 石井直仁,黒崎祥,井本明美,土筆智晶,鈴木英明,横場正典,市川尊文,片桐真人
  • Organizer: 第69回日本臨床検査医学会学術集会，宇都宮，11/18/22
• [Presentation] Magalin/cubilinを介した近位尿細管の過剰なタンパク質再吸収は細胞増殖および細胞老化を促進する. (2022)
  • Author(s): 黒崎祥史, Rikke Nielsen, Geraldine Mollet, 井本明美, 鈴木英明, 横場正典, 片桐真人, 市川尊文, 石井直仁
  • Organizer: 第69回日本臨床検査医学会学術集会，宇都宮，11/18/22
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットの近位尿細管におけるmitophagy誘導による腎機能保護. (2022)
  • Author(s): 石井直仁,黒崎祥史,井本明美,高橋博之,菅生太朗,横場正典,市川尊文,竹中恒夫,片桐真人
  • Organizer: 第33回日本糖尿病性腎症研究会, 金沢，12/3/22
• [Presentation] Mitophagy-related renal and proximal tubular protection during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus. (2021)
  • Author(s): Ishii N, Carmines PK, Kurosaki Y, Imoto A, Takahashi H, Ikenaga H, Yokoba M, Ichikawa T, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: Kidney Week 2021, American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットにおける近位尿細管のマイトファジー誘導による腎機能保護について. (2021)
  • Author(s): 石井直仁, 黒崎祥史, 井本明美, 高橋博之, 池永秀樹, 土筆智晶, 小幡 進, 鈴木英明, 横場正典, 市川尊文, 竹中恒夫, 片桐真人
  • Organizer: 第61回日本臨床化学会年次学術集会
• [Presentation] 近位尿細管において脂肪酸結合アルブミン負荷は過剰な細胞増殖を介して細胞老化を促進する. (2021)
  • Author(s): 黒崎祥史, Rikke Nielsen, 大内基司, 森田亜州華, 井本明美, 川上文貴, 鈴木英明, 市川尊文、横場正典, 片桐真人, 竹中恒夫, 石井直仁
  • Organizer: 第61回日本臨床化学会年次学術集会
• [Presentation] 血栓内ヒートショックプロテイン72はヒト血小板の凝集を促進する. (2021)
  • Author(s): 鈴木英明, 田近洋介, 小菅優子, 小林浩二, 黒崎祥史, 井本明美, 石井直仁, 青山直善, 志村浩己, 市川尊文
  • Organizer: 第61回日本臨床化学会年次学術集会
• [Presentation] 脂肪酸結合アルブミンはP KC活性化を介して近位尿細管上皮細胞の細胞増殖および細胞老化を誘導する. (2021)
  • Author(s): 黒崎 祥史, 土筆智晶, 鈴木英明, 市川尊文, 片桐真人, 石井直仁
  • Organizer: 第68回日本臨床検査医学会学術集会
• [Presentation] ヒートショックプロテイン72はADPおよびコラーゲンによる血小板凝集を亢進させ血栓形成に関与する. (2021)
  • Author(s): 鈴木英明, 小菅優子, 小林浩二, 黒崎祥史, 石井直仁, 市川尊文, 志村浩己
  • Organizer: 第68回日本臨床検査医学会学術集会
• [Presentation] アルブミン負荷による尿細管上皮細胞の増殖および細胞老化. (2021)
  • Author(s): 黒崎祥史, Rikke Nielsen, 大内基司, 森田亜州華, 井本明美, 石井直仁
  • Organizer: 第19回氷川フォーラム
• [Presentation] Mitochondrial quality control mechanisms in renal cortex during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus. (2020)
  • Author(s): Ishii N, Carmines PK, Kurosaki Y, Imoto A, Ikenaga H, Yokoba M, Ichikawa T, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: Kidney Week 2020, American Society of Nephrology (ASN)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of regulated intramembrane proteolysis on megaln expression during oxidative stress exposure. (2020)
  • Author(s): Kurosaki Y, Ikarashi F, Imoto A, Kawakami F, Yakoba M, Takenaka T, Katagiri M, Ichikawa T, Nielsen R, Ishii N
  • Organizer: 57th ERA-EDTA Congress, European Dialysis and Transplant Association (ERA-EDTA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] クロト補充は多発性嚢胞腎モデルで血圧と腎機能を改善する. (2020)
  • Author(s): 竹中恒夫, 小堀浩幸, 井上勉, 宮崎 孝, 鈴木洋通, 西山 成, 石井直仁, 林松彦
  • Organizer: 第63回日本腎臓学会学術総会, 日本腎臓学会
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットの腎皮質におけるミトコンドリア品質管理機構について. (2020)
  • Author(s): 石井直仁, 黒崎祥史, 井本明美, 池永秀樹, 土筆智晶, 小幡 進, 鈴木英明, 横場正典, 市川尊文, 竹中恒夫, 片桐真人
  • Organizer: 第60回日本臨床化学会年次学術集会, 日本臨床化学会
• [Presentation] ヒト血小板はヒートショックプロテイン72より凝集が促進される. (2020)
  • Author(s): 鈴木英明, 田近洋介, 小菅優子, 小林浩二, 黒崎祥史, 井本明美, 石井直仁, 青山直善, 志村浩己,市川尊文
  • Organizer: 第60回日本臨床化学会年次学術集会, 日本臨床化学会
• [Presentation] グルコースとアルブミン負荷による近位尿細管上皮細胞の上皮性低下には小胞体ストレス応答が関与する. (2020)
  • Author(s): 井本明美, 黒崎祥史, 竹中恒夫, 片桐真人, 石井直仁
  • Organizer: 第60回日本臨床化学会年次学術集会, 日本臨床化学会
• [Presentation] 近位尿細管上皮細胞においてバルトキソロンメチルはシスプラチン誘導細胞老化を改善する. (2020)
  • Author(s): 黒崎祥史, 井本明美, 森田亜州華, 大内基司, 川上文貴, 市川尊文, 横場正典, 片桐真人, 竹中恒夫, 石井直仁
  • Organizer: 第60回日本臨床化学会年次学術集会, 日本臨床化学会
• [Presentation] Alterations in renal cortical mitochondrial dynamics and mitophagy during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus. (2019)
  • Author(s): Ishii N, Carmines PK, Imoto A, Kurosaki Y, Ikenaga H, Yokoba M, Ichikawa T, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: American Association for Clinical Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of mitochondrial proteins present in the urine during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus. (2019)
  • Author(s): Ishii N, Kurosaki Y, Imoto A, Kodera Y, Carmines PK, Takahashi H, Ikenaga H, Yokoba M, Ichikawa T, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Klotho protein supplementation retards renal injury in 5/6-nephrectomized rats (2019)
  • Author(s): Takenaka T, Kobori H, Inoue T, Ishii N, Hayashi M
  • Organizer: American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットの腎皮質におけるミトコンドリアの融合・分裂とマイトファジーについて. (2019)
  • Author(s): 石井直仁，井本明美，黒崎祥史，池永秀樹，土筆智晶，小幡 進，鈴木英明，横場正典，市川尊文，竹中恒夫，片桐真人
  • Organizer: 日本臨床化学会
• [Presentation] megalinの制御的膜内切断（RIP）が酸化ストレスによるmegalin発現の変動に及ぼす影響. (2019)
  • Author(s): 黒崎祥史，井本明美，横場正典，市川尊文，竹中恒夫，片桐真人，石井直仁
  • Organizer: 日本臨床化学会
• [Presentation] 近位尿細管上皮細胞において酸化ストレスはミトコンドリアDNAの蓄積を引き起こす. (2019)
  • Author(s): 井本明美，黒崎祥史，竹中恒夫，片桐真人，石井直仁
  • Organizer: 日本臨床化学会
• [Presentation] インスリンアナログ製剤に対するインスリン測定キットの反応性比較について. (2019)
  • Author(s): 土筆智晶，篠原亮太，三浦芳典 ，内田一弘，石井直仁，片桐真人 ，狩野有作
  • Organizer: 日本臨床化学会
• [Presentation] 遺伝的高血圧動物においてクロト蛋白補充は髄質繊維化を抑制し圧利尿を改善する. (2019)
  • Author(s): 竹中恒夫，小堀浩之, 井上 勉，宮崎 孝，鈴木洋通, 西山 成，石井直仁，林 松彦
  • Organizer: 日本腎臓学会
• [Presentation] 糖尿病性腎症初期に酸化ストレスは近位尿細管におけるメガリン発現を上昇させる (2019)
  • Author(s): 黒崎祥史，井本明美，川上文貴，市川尊文，横場正典，片桐真人，竹中恒夫，石井直仁
  • Organizer: 北里バイオサイエンスフォーラム
• [Presentation] 糖尿病における腎臓の酸化ストレスとミトコンドリアについて (2018)
  • Author(s): 石井直仁
  • Organizer: 第35回日本臨床化学会関東支部例会
  • Invited
• [Presentation] Klotho supplementation attenuates blood pressure and cyst growth in mouse polycystic kidney disease (2018)
  • Author(s): Takenaka T, Kobori H, Miyazaki T, Suzuki H, Nishiyama A, Ishii N, Hayashi M
  • Organizer: 28th Annual Meeting on Hypertension and Cardiovascular Protection of the European Society of Hypertension
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腎症発症前糖尿病ラットにおける尿中ミトコンドリアタンパク質について (2018)
  • Author(s): 小島 肇, 井本明美, 黒崎祥史, 小寺義男, 横場正典, 土筆智晶, 小幡 進, 鈴木英明, 市川尊文, 片桐真人, 石井直仁
  • Organizer: 第31回北里バイオサイエンスフォーラム
• [Presentation] 腎症発症前の糖尿病ラットにおけるミトコンドリアタンパク質の尿中排泄について (2018)
  • Author(s): 小島 肇，池永秀樹，小寺義男，井本明美，黒崎祥史，土筆智晶，小幡 進，鈴木英明，横場 正典，市川尊文，竹中恒夫，片桐真人，石井直仁
  • Organizer: 第58回日本臨床化学会年次学術集会
• [Presentation] Renal cortical mitochondrial dynamics and elimination during the normoalbuminuric stage of diabetes mellitus (2018)
  • Author(s): Ishii N, Carmines PK, Imoto A, Kurosaki Y, Ikenaga H, Ojima H, Yokoba M, Takenaka T, Katagiri M
  • Organizer: Kidney Week 2018 American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HK-2細胞におけるグルコースとアルブミン負荷により傷害されたミトコンドリアの蓄積について (2018)
  • Author(s): 井本明美，黒崎祥史，Alexander Wolf，西村由香里，古田玲子，片桐真人，石井直仁
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 遺伝的高血圧動物においてクロト蛋白補充は髄質繊維化を抑制し圧利尿を改善する (2018)
  • Author(s): 竹中恒夫，小堀浩之, 井上 勉，宮崎 孝，鈴木洋通, 西山 成，石井直仁、林 松彦
  • Organizer: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 遺伝的高血圧モデルでクロト蛋白補充は髄質の線維化と圧利尿を改善する (2018)
  • Author(s): 竹中恒夫、小堀浩幸、井上 勉、宮崎 孝、鈴木洋通、西山 成、石井直仁、林 松彦
  • Organizer: 第7回臨床高血圧フォーラム