Physiological significance of sulfated glycolipids in the development and maturation of Schwann cells.

• Project/Area Number: 19K07277
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48010:Anatomy-related
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: HIRAHARA-WADA Yukie 関西医科大学, 看護学部, 教授 (70457969)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: スルファチド / 後根神経節 / シュワン細胞 / ミエリン / 質量顕微鏡 / シュワン前駆細胞 / 質量分析イメージング / ミエリン形成 / DRG / EMARS法 / スルファチド欠損マウス / 硫酸化糖脂質

Outline of Research at the Start

スルファチドは、髄鞘に豊富に含まれる主要糖脂質であり、中枢神経における機能解析は様々な視点から研究がおこなわれてきが、末梢神経系に関しては報告がない。スルファチドは、シュワン細胞成熟過程において様々な機能をもつであろうことは、スルファチド欠損マウスの表現型、髄鞘形成異常、無髄シュワン細胞が神経軸索を完全に囲むことができないなどの異常から明らかである。申請者は、シュワン細胞におけるスルファチド分子種の時空間的情報とそれらに付随する分子同定をおこなう。これらは、シュワン細胞系譜に新たな知見を加え、シュワン前駆細胞の成熟誘導という難治性神経疾患の未来医療への展開に貢献するであろう。

Outline of Final Research Achievements

Sulfatide, a sphingoglycolipid, exists in a variety of molecular species and has been shown to interact with many molecules related to cellular processes. In this study, we analyzed the molecular species of dorsal root ganglia (DRG), analyzed the phenotype caused by their loss, and identified the timing of their expression. Sulfatide molecular species were expressed from early Schwann cell development, and the number of molecular species type increased in adults. Deletion of these molecular species resulted in abnormal paranode in myelinated Schwann and morphological abnormalities such as unmyelinated Schwann cells surrounding axons with large diameters. These results suggest that the expression of sulfatide molecular species is maintained throughout life of Schwann cells and that a molecular species-specific role may exist.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スルファチドは、髄鞘に豊富に含まれる主要糖脂質であるため、中枢神経系におけるスルファチドの機能解析は様々な視点から研究が行われてきた。しかし、末梢神経系については報告がなかった。本研究では、様々な分子の詳細な局在分析を可能とする質量顕微鏡技術を発生学に導入・融合することで糖脂質を分化マーカーとする細胞探索が可能となり、シュワン細胞におけるスルファチド分子種の時空間的情報さらにはスルファチド欠損マウスの詳細な解析をおこなった。これらの成果は、シュワン細胞系譜に新たな知見を加えることができ、ひいてはシュワン前駆細胞成熟誘導という難治性神経疾患の未来医療発展への一助となるであろう。

Research Products

• [Journal Article] Sulfatide with ceramide composed of phytosphingosine (t18:0) and 2-hydroxy FAs in renal intercalated cells (2022)
  • Author(s): Nakashima Keiko、Hirahara Yukie、Koike Taro、Tanaka Susumu、Gamo Keizo、Oe Souichi、Hayashi Shinichi、Seki-Omura Ryohei、Nakano Yousuke、Ohe Chisato、Yoshida Takashi、Kataoka Yosky、Tsuda Masayuki、Yamashita Tatsuyuki、Honke Koichi、Kitada Masaaki
  • Journal Title: Journal of Lipid Research Volume: 63 Issue: 6 Pages: 100210-100210
  • DOI: 10.1016/j.jlr.2022.100210
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Change in phospholipid species of retinal layer in traumatic optic neuropathy model (2020)
  • Author(s): Yukie Hirahara, Taketoshi Wakabayashi, Taro Koike, Keizo Gamo, Hisao Yamada
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Research Volume: 98(2) Issue: 2 Pages: 325-337
  • DOI: 10.1002/jnr.24500
  • Peer Reviewed
• [Presentation] スルファチド分子種はシワン細胞系譜の初期から発現する (2023)
  • Author(s): 蒲生恵三, 平原幸恵, 小池太郎, 大江聡一,林真一, 関亮平, 中野洋輔, 小野勝彦, 北田容章
  • Organizer: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 腎集合管に局在する2つのヒドロキシル基を持つ特殊なスルファチド分子種の同定 (2022)
  • Author(s): 原幸恵, 中島啓子, 小池太郎, 蒲生恵三, 田中進, 大江総一, 林真一, 関亮平, 中野洋輔, 大江知里, 吉田崇, 片岡洋祐, 津田雅之, 本家孝一, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 末梢神経におけるスルファチド分子種の挙動と作用機序の検討 (2022)
  • Author(s): 蒲生恵三, 平原幸恵, 小池太郎, 大江聡一, 田中進, 林真一, 関亮平, 中野洋輔, 小野勝彦, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 腎集合管に局在する2つのヒドロキシル基を持つ特殊なスルファチド分子種の同定 (2022)
  • Author(s): 平原幸恵、中島啓子、小池太郎、蒲生恵三、田中進、大江総一、林真一、 関亮平、中野洋輔、大江知里、吉田崇、片岡洋祐、津田雅之、本家孝一、北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会 大阪（Web開催）
• [Presentation] 末梢神経におけるスルファチド分子種の挙動と作用機序の検討 (2022)
  • Author(s): 蒲生恵三、平原幸恵 、小池太郎 、大江聡一、田中進 、関亮平、中野洋輔、小野勝彦、北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会 大阪（Web開催）
• [Presentation] シュワン細胞成熟過程におけるスルファチド分子種の同定 (2021)
  • Author(s): 蒲生恵三, 平原幸恵, 小池太郎, 大江総一, 小野勝彦, 北田容章
  • Organizer: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会、第98回日本生理学会大会
• [Presentation] Change of sulfatide species during Schwann cell differentiation (2020)
  • Author(s): Gamo K, Hirahara Y, Koike T, Ono K, Kitada M
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
• [Presentation] シュワン細胞におけるスルファチド分子種の発現と機能解析 (2020)
  • Author(s): 平原幸恵, 蒲生恵三, 小池太郎, 小野勝彦, 北田容章
  • Organizer: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 質量顕微鏡を使った腎臓における硫酸化糖脂質分子種の同定と可視化 (2020)
  • Author(s): 中島啓子, 平原幸恵, 蒲生恵三, 大江知里, 吉田崇, 小池太郎, 田中進, 本家孝一, 北田容章
  • Organizer: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会