| Project/Area Number |
19K09879
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
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| Research Institution | University of Occupational and Environmental Health, Japan |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大淵 豊明 産業医科大学, 医学部, 講師 (00412651)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 線毛運動 / 鼻粘膜 / 細胞内カルシウム / 単離線毛細胞 / Fluo-8 / 電位依存性カルシウムチャネル / TRPチャネル / オシレーション / 単離細胞 / 膜電位 / 振動 / 細胞内Ca / 高速フーリエ変換 |
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| Outline of Research at the Start |
気道粘膜表面の恒常性を保つために重要な律動的線毛運動に関する知見は、ヒトについては非常に限られており、特に線毛運動のトリガーとなる周期的なシグナルの発生源についてはほとんど分かっていない。我々は最近、pannexin-1―P2X7ユニットが周期的な細胞内Ca2+の上昇を発生させる振動子である可能性を報告した。本研究ではヒト鼻粘膜線毛上皮細胞を使って、（1）pannexin-1―P2X7ユニットによる細胞内Ca2+オシレーションの発生、（2）細胞内Ca2+オシレーションによる線毛運動の制御、（3）細胞内Ca2+上昇後の下流のシグナル伝達経路、の3点を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Mucociliary transport function plays an important role in the mucosal defense of the airway, and is largely depend on ciliary beating. This function is often impaired in various upper and lower airway diseases. In the present study, we investigated the regulatory mechanism of ciliary beating of the human nasal mucosa by means of ex vivo measurement of ciliary beat frequency/ATP release, immunohistochemistry, Western blot, immunoelectron microscopy, RT-PCR, and intracellular calcium imaging. Continuous increase in the intracellular calcium level induced by the Pannexin-1―P2X7 unit activates calmodulin, followed by the signaling cascade of adenylate/guanylate cyclases, cAMP/cGMP, and protein kinases A/G. The transmitted signal is then relayed to T-type voltage-gated calcium channel, which can generate intracellular calcium oscillation. A better understanding of the regulatory mechanism will be helpful in developing a new therapeutic strategy for intractable airway diseases.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
気道上皮の線毛運動については、単細胞生物、実験動物、培養細胞を用いた研究がこれまでに行われてきたが、ヒトの組織や単離細胞を使った研究は非常に限られている。本研究では手術で切除した鼻粘膜およびそこから単離した細胞を、採取後2～3時間のうちにex vivoの状態で観察したため、ヒトのin vivoに近い現象の研究が可能となった。線毛運動の障害は種々の上気道・下気道疾患において認められ、気道上皮線毛運動の制御機構の解明は、難治性の上・下気道疾患に対する新たな治療法の開発に結び付くものと考えられる。本研究はこうした点で優れた学術的意義と社会的意義を有していると考えられる。
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