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Elucidating the pathogenic mechanism of CKD-associated cognitive dysfunction and muscle wasting as revealed by metabolic changes in organs

Research Project

Project/Area Number 19K08669
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 53040:Nephrology-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Sato Emiko  東北大学, 薬学研究科, 准教授 (20466543)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 信行  東北大学, 薬学研究科, 教授 (40588456)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥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: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsウレミックサルコペニア / 認知機能障害 / 尿毒素 / メチルグリオキサール / 筋萎縮 / サルコペニア / 慢性腎臓病
Outline of Research at the Start

本研究は、慢性腎臓病(CKD)病態が認知機能障害および筋消耗を引き起こす機序を、尿毒素蓄積による臓器内・細胞内の代謝物変化からのアプローチにより解明し、CKD合併症の予防・治療法開発への展開を目的としている。具体的には、①質量分析(MS)-代謝物解析(メタボロミクス)およびイメージングMSを駆使し、CKDにおける各臓器(脳、筋、褐色・白色脂肪細胞)の細胞内代謝変化を培養細胞およびモデル動物を対象として同定し機序を解明する。さらに② 組織内代謝変化に着目した予防・治療薬の探索・評価を行う。

Outline of Final Research Achievements

Chronic kidney disease (CKD)-associated cognitive dysfunction and muscle wasting are important problems with the aging of the patients with CKD. In this study, we elucidated the pathogenesis of CKD-associated cognitive dysfunction and muscle wasting using cell line and animal disease model. We first evaluated the effects of various uremic toxins on the mouse myoblast cell line C2C12 and the mouse hippocampal neuronal cell line HT-22. We found that indoxyl sulfate and indole negatively affected the hippocampal neuronal cell line, and that methylglyoxal induced intracellular metabolic changes and decreased ATP production in only myoblasts. Furthermore, we found that intracellular metabolic changes are also induced in the kidney in CKD model mouse, and that nicotinamide treatment protect the progression of the CKD dysfunction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CKDでは本来体外へと排泄すべき尿毒素が体内に蓄積し、この尿毒素蓄積は腎臓や心臓に悪影響を及ぼし心血管疾患を増加させる。尿毒素蓄積は骨代謝異常、腎性貧血など種々のCKD関連合併症にも関与するが、尿毒素蓄積が認知機能低下・筋消耗にどのように関与しているかはいまだ不明な点が多い。本研究は尿毒素蓄積が海馬神経細胞株および筋芽細胞株に悪影響を及ぼすこと、またその機序を明らかにした。CKD関連-認知機能障害・筋消耗の発症進展に関与する機序の解明は、それに基づいた治療法の開発が可能となる

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Methylglyoxal Induces Inflammation, Metabolic Modulation and Oxidative Stress in Myoblast Cells2022

    • Author(s)
      Todoriki Sota、Hosoda Yui、Yamamoto Tae、Watanabe Mayu、Sekimoto Akiyo、Sato Hiroshi、Mori Takefumi、Miyazaki Mariko、Takahashi Nobuyuki、Sato Emiko
    • Journal Title

      Toxins

      Volume: 14 Issue: 4 Pages: 263-263

    • DOI

      10.3390/toxins14040263

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nicotinamide Attenuates the Progression of Renal Failure in a Mouse Model of Adenine-Induced Chronic Kidney Disease2021

    • Author(s)
      Kumakura Satoshi、Sato Emiko、Sekimoto Akiyo、Hashizume Yamato、Yamakage Shu、Miyazaki Mariko、Ito Sadayoshi、Harigae Hideo、Takahashi Nobuyuki
    • Journal Title

      Toxins

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 50-50

    • DOI

      10.3390/toxins13010050

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of uremic toxins on hippocampal cell damage: analysis in vitro and in rat model of chronic kidney disease2021

    • Author(s)
      Watanabe Kimio、Sato Emiko、Mishima Eikan、Watanabe Mayu、Abe Takaaki、Takahashi Nobuyuki、Nakayama Masaaki
    • Journal Title

      Heliyon

      Volume: 7 Issue: 2 Pages: e06221-e06221

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2021.e06221

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of the oral adsorbent AST-120 on fecal p-cresol and indole levels and on the gut microbiota composition2020

    • Author(s)
      Emiko Sato, Koji Hosomi, Akiyo Sekimoto, Eikan Mishim, Yuji Oe, Daisuke Saigusa, Sadayoshi Ito, Takaaki Abe, Hiroshi Sato, Jun Kunisawa, Toshimitsu Niwa, Nobuyuki Takahashi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 525 Issue: 3 Pages: 773

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.02.141

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Methylglyoxalが筋芽細胞の代謝に与える影響の検討2021

    • Author(s)
      細田 祐衣、佐藤 恵美子、髙橋 信行
    • Organizer
      第46回日本医用マススペクトル学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 尿毒素暴露による神経細胞と腎不全マウス脳の細胞内代謝変調の評価2021

    • Author(s)
      佐藤 恵美子、渡辺 真由、熊倉 慧、髙橋 信行
    • Organizer
      第46回日本医用マススペクトル学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 尿毒素誘導細胞内代謝変調とウレミックサルコペニア2021

    • Author(s)
      佐藤 恵美子
    • Organizer
      第12回日本腎臓リハビリテーション学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 腎障害で蓄積するインドキシル硫酸は酸化ストレスを誘導し神経細胞障害の一因となる2021

    • Author(s)
      渡辺 真由、佐藤 恵美子、三島 英換、阿部 高明、髙橋 信行
    • Organizer
      第74回酸化ストレス学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] CKDにおける脳細胞内代謝変調とインドキシル硫酸による海馬神経細胞障害機序の解明2021

    • Author(s)
      渡辺 真由、佐藤 恵美子、三島 英換、阿部 高明、髙橋 信行
    • Organizer
      Japan Kidney Council 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] CKDにおける腸内環境不全時の尿毒素蓄積とサルコペニア2021

    • Author(s)
      佐藤 恵美子
    • Organizer
      第11回日本腎臓リハビリテーション学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 質量分析が明らかにした腎疾患における尿毒素の脅威2020

    • Author(s)
      佐藤 恵美子
    • Organizer
      第60回日本臨床化学会年会年次学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] カルボニルストレス誘導筋細胞内代謝変化のGC-MSによる評価2019

    • Author(s)
      佐藤恵美子、等々力 崇太、山本 多恵、宮崎 真理子 、森 建文、 伊藤 貞嘉 、佐藤 博 、高橋 信行
    • Organizer
      第44回 日本医用マススペクトル学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Muscle wasting syndrome in renal failure2019

    • Author(s)
      Emiko Sato
    • Organizer
      The Second Tohoku Conference on Global Japanease Studies
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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