Mechanism of palmitic acid-induced diabetic endothelial dysfunction via O-GlcNAc

• Project/Area Number: 20K08503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53020:Cardiology-related
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 眞崎 暢之 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 集中治療部, 准教授 (00364795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 健 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 内科学, 教授 (50231931) ; 高瀬 凡平 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 集中治療部, 准教授 (50518214) ; 井戸 康夫 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 内科学, 助教 (50814133)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 血管内皮細胞 / 血管内皮機能 / 動脈硬化 / 血管 / O-GlcNAc / パルミチン酸 / 糖尿病 / 血管内皮機能障害

Outline of Research at the Start

O-GlcNAｃの前駆体である糖代謝ヘキソサミン経路の最終産物のUDP-GlcNAcは、糖（Glc）、アミノ酸（N）、脂肪酸（Ac）、核酸（UDP）から分子を構成され、栄養状態のセンサーといわれている。我々は血管内皮細胞への脂肪酸負荷でパルミチン酸のみが著しくO-GlcNAc修飾を上昇させることを発見した。これはパルミチン酸由来のアセチルCoAの増加以外に、ヘキソサミン経路の酵素が影響を受けて細胞内のO-GlcNAc接着が増加、または、分解が低下している可能性がある。よって、本研究ではパルミチン酸負荷時のヘキソサミン経路の制限酵素のタンパク /mRNAレベルの増減について十分な検証を行う。

Outline of Annual Research Achievements

今回、細胞数の限界から細胞採取方法を変更した。冠動脈バイパス手術患者の同意を得て手術に立ち会う。術中にバイパスグラフト血管の余剰となる断端を受け直ちに血管内皮細胞を剥離する処理を行うことで十分な血管内皮細胞数を確保する。本法は既に、防衛医大倫理委員会の承認を得て、公開データベース登録済みである。現在までに17人の心臓バイパス手術患者から大伏在静脈グラフト断端を採取し、血管内皮細胞浮遊液を冷凍保存している。細胞浮遊液からフローサイトメトリーによって血管内皮細胞検出を行っており、死細胞を除去後に、血管内皮細胞CD31、CD146抗原陽性、かつリンパ球細胞CD45抗原陰性を同時に示す細胞群を認めている。このまま安定して細胞を保存、検出できる実験系を確立しソーティングによって血管内皮細胞のみを取り出して網羅的なmRNA解析を行う方針である。
本研究では、冠動脈バイパス手術が必要な動脈硬化が進行した患者同士を糖尿病の有無で2群に分けて比較しmRNAの差を調査する。まず、血管内皮細胞に特異的なマーカーを検出し、実験系が確立できれば、ヘキソサミン経路の酵素について計測を行う。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画から変更したため。

Strategy for Future Research Activity

現在の大伏在静脈からの血管内皮細胞採取は順調であり、このまま遂行する。

Research Products

• [Journal Article] A Low Arginine/Ornithine Ratio is Associated with Long-Term Cardiovascular Mortality (2023)
  • Author(s): Ishinoda Yuki、Masaki Nobuyuki、Hitomi Yasuhiro、Taruoka Akira、Kawai Akane、Iwashita Midori、Yumita Yusuke、Kagami Kazuki、Yasuda Risako、Ido Yasuo、Toya Takumi、Ikegami Yukinori、Namba Takayuki、Nagatomo Yuji、Miyazaki Koji、Takase Bonpei、Adachi Takeshi
  • Journal Title: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis Volume: 30 Issue: 10 Pages: 1364-1375
  • DOI: 10.5551/jat.63779
  • ISSN: 1340-3478, 1880-3873
  • Year and Date: 2023-10-01
• [Journal Article] Association of serum nitric oxide metabolite level with mortality in patients undergoing coronary angiography (2022)
  • Author(s): Namba Takayuki、Masaki Nobuyuki、Hitomi Yasuhiro、Ishinoda Yuki、Iwashita Midori、Yumita Yusuke、Kagami Kazuki、Yasuda Risako、Ikegami Yukinori、Toya Takumi、Nagatomo Yuji、Takase Bonpei、Soejima Kyoko、Adachi Takeshi
  • Journal Title: Journal of Cardiology Volume: 80 Issue: 6 Pages: 578-584
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2022.07.020
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effectiveness of the d-ROMs oxidative stress test to predict long-term cardiovascular mortality. (2022)
  • Author(s): Hitomi Y, Masaki N, Ishinoda Y, Ido Y, Iwashita M, Yumita Y, Kagami K, Yasuda R, Ikegami Y, Toya T, Namba T, Nagatomo Y, Takase B, Adachi T
  • Journal Title: Int J Cardiol Volume: 354 Pages: 43-47
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2022.03.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Association between Smoking and Urine Indole Levels Measured by a Commercialized Test (2022)
  • Author(s): Mine Masataka、Masaki Nobuyuki、Toya Takumi、Namba Takayuki、Nagatomo Yuji、Takase Bonpei、Adachi Takeshi
  • Journal Title: Metabolites Volume: 12 Issue: 3 Pages: 234-234
  • DOI: 10.3390/metabo12030234
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effectiveness of pulsatility index of carotid Doppler ultrasonography to predict cardiovascular events (2021)
  • Author(s): Hitomi Yasuhiro、Masaki Nobuyuki、Ishinoda Yuki、Kagami Kazuki、Yasuda Risako、Toya Takumi、Namba Takayuki、Nagatomo Yuji、Takase Bonpei、Adachi Takeshi
  • Journal Title: Journal of Medical Ultrasonics Volume: 49 Issue: 1 Pages: 95-103
  • DOI: 10.1007/s10396-021-01164-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Reduced blood flow velocity during flow- mediated dilation measure- ments in diabetic patients: the FMD-J B Study (2023)
  • Author(s): Masaki Nobuyuki, Takase Bonpei, Adachi Takeshi
  • Organizer: 第87 回日本循環器学会 学術集会
• [Presentation] 脂質異常症と血管機能検査の関係を再構築する (2023)
  • Author(s): Masaki Nobuyuki
  • Organizer: 第8 回日本血管不全学会
  • Invited
• [Presentation] Effectiveness of Serum Nitric Oxide Metabolites for Prediction of 10-Year Mortality and Hospital Admission for Heart failure (2022)
  • Author(s): Masaki Nobuyuki, Takase Bonpei, Adachi Takeshi
  • Organizer: 第86 回日本循環器学会 学術集会
• [Presentation] Evaluation of Phe- notype and Interaction of Endothelial Function at Different Arterial Levels by Simultaneous Measure- ment of Flow- Mediated Dilation and Endo-PAT; FMD-J B Study (2022)
  • Author(s): Masaki Nobuyuki, Takase Bonpei, Adachi Takeshi
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血清中一酸化窒素代謝物による死亡リスクの評価 (2022)
  • Author(s): 眞崎 暢之, 人見 泰弘*, 石野田 悠暉*, 高瀬 凡平, 足立 健
  • Organizer: 第7 回日本血管不全学会学術集会
• [Presentation] Effectiveness of Serum Nitric Oxide Metabolites for Prediction of 10-Year Mortality and Hospital Admission for Heart failure (2022)
  • Author(s): Masaki Nobuyuki
  • Organizer: 第86 回日本循環器学会学術集会
• [Presentation] 動脈硬化性疾患のスクリーニング検査としてのCAVI の有効性 (2021)
  • Author(s): 人見 泰弘, 眞崎 暢之, 雪野 碧, 弓田 悠介, 鏡 和樹, 安田 理紗子, 東谷 卓美, 難波 貴之, 長友 祐司, 高瀬 凡平, 足立 健
  • Organizer: 第6 回日本血管不全学会学術集会
• [Presentation] 頸動脈ドップラー超音波検査で算出される拍動指数(Pulsatility Index) は心血管イベントを予測する (2021)
  • Author(s): 人見 泰弘, 眞崎 暢之, 雪野 碧, 弓田 悠介, 鏡 和樹, 安田 理紗子, 東谷 卓美, 難波 貴之, 長友 祐司, 高瀬 凡平, 足立 健
  • Organizer: 第6 回日本血管不全学会学術集会