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New approach for the mechanisms of septic encephalopathy based on cyclophilin D signal transduction and mitochondrial permeabilty transition pore structure

Research Project

Project/Area Number 20K09255
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 55050:Anesthesiology-related
Research InstitutionTokyo Medical University

Principal Investigator

Hiroyuki Uchino  東京医科大学, 医学部, 主任教授 (60266476)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石田 裕介  東京医科大学, 医学部, 講師 (40805884)
柴田 勝一郎  東京医科大学, 医学部, 助教 (70869429)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords敗血症性脳症 / シクロフィリンD / ミトコンドリア / アポトーシス / オートファジー / マイトファジー / 敗血症 / ミトファジー / シクロフィリンD KOマウス / マイトファゴソーム / CyclophilinD KO マウス / 酸化ストレス / Cyclophilin D KOマウス / NRF2 / microRNA / Protein array / サイトカイン / ケモカイン / 敗血症関連脳症 / ミトコンドリア機能不全 / シクロフィリンD / MPT pore / 電顕
Outline of Research at the Start

本研究では、敗血症関連脳症(SAE)の実態を脳内MPT誘発ミトコンドリア機能不全の中心的役割を担うミトコンドリア内のCyclophilin D(CypD)と脳内抗酸化ストレス機構のGSH/Nrf2を機軸とした情報伝達系および細胞内ミトコンドリアのクリアランス機構であるオートファジー、殊に、mitophagyに果たす役割解明に展開し,MPTの中心的構成要素と考えられるCypD・ANT・VDACの構造解析をクライオ電子顕微鏡にて解析し、SAEにおけるCypD/GSH/Nrf2情報伝達系の連関、役割解明とMPT pore(MPT孔)構造の特定を試みる。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we attempted to comprehensively analyze the actual status of septic encephalopathy (SAE) in 2020 by Protein Array analysis of the role of CypD signaling pathway in cell death and apoptosis execution pathway. Chemokines increased 6 and 18 hours after CLP creation. In brain GSH/Nrf2 analysis, significant changes in HO-1 were observed at 18 hours after CLP preparation. 2021-2023, mitophagy analysis was performed, but the immunostaining of the samples for scanning electron microscopy was not sufficient for adequate analysis. Cryo-EM analysis could not be performed in this study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

敗血症関連脳症(Sepsis associated encephalopathy; SAE)の脳障害発症機序は未だに機序や責任分子も明らかではない。本成果は十分に得られなかったが、研究では、SAEの実態を脳内ケモカインの役割やMPT誘発ミトコンドリア機能不全の中心的役割を担うミトコンドリア内のCyclophilin D(CypD)と脳内抗酸化ストレス機構のGSH/Nrf2を機軸とした情報伝達系が関与することを見出せた。SAEの機序解明、新規防御法開発、麻酔科学・蘇生学・神経集中治療学領域での安全性と信頼性を高めることを目指すことに繋がったものと考える。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Disease Outcome and Brain Metabolomics of Cyclophilin-D Knockout Mice in Sepsis2022

    • Author(s)
      Takayuki Kobayashi , Hiroyuki Uchino , Eskil Elmr , Yukihiko Ogihara , Hidetoshi Fujita , Shusuke Sekine , Yusuke Ishida , Iwao Saiki , Shoichiro Shibata , Aya Kawachi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 2 Pages: 961-961

    • DOI

      10.3390/ijms23020961

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Functional Expression of Choline Transporters in Human Neural Stem Cells and Its Link to Cell Proliferation, Cell Viability, and Neurite Outgrowth2021

    • Author(s)
      Yosuke Fujita , Tomoki Nagakura , Hiroyuki Uchino , Masato Inazu , Tsuyoshi Yamanaka
    • Journal Title

      Cells

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 453-453

    • DOI

      10.3390/cells10020453

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 敗血症関連脳症発症におけるCyclophilinD遺伝子欠損マウスを用いた脳内サイトカイン発現の検証2021

    • Author(s)
      小林賢礼、河内文、魚島直美、柴田勝一郎、石田裕介、藤田英俊、中島利博、内野博之
    • Organizer
      第47回日本集中治療医学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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