血中アルギナーゼの局在と由来に着目したNAFLDにおける動脈硬化の機序の解明

• Project/Area Number: 20K17067
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan (2024); Kochi University (2020-2021)
• Principal Investigator: 荻野 学芳 産業医科大学, 医学部, 助教 (70614204)
• Project Period (FY): 2024-01-17 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: アルギナーゼ / 細胞外小胞 / 脂肪性肝疾患 / バイオマーカー / エクソソーム / 動脈硬化

Outline of Research at the Start

非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の最大死因は、動脈硬化の進展による心血管病であるが、肝臓を介した機序は不明である。我々は、NAFLDモデルのマウスにおいて、動脈硬化の要因とされる血中アルギナーゼの活性上昇が、肝細胞から血中へ分泌されるエクソソーム内のアルギナーゼ1の上昇に依存することを発見した。本研究では、肝細胞由来のエクソソーム内のアルギナーゼ1が上昇する機序について詳しく追求することで、NAFLDの動脈硬化に対する新たな治療方法を見出すことを目的としている。

Outline of Annual Research Achievements

以前より高脂肪食食餌による脂肪肝モデルマウスの血中において、動脈硬化を促進するとされる血中一酸化窒素の低下が起きていること、アルギナーゼ１の上昇によるアルギニンの低下が原因であることを見出していた。このアルギナーゼ１の上昇はALTなどの肝酵素逸脱酵素とは相関しなかったことから、肝障害による逸脱ではなくエクソソームとして分泌されている可能性を仮説した。この方向性で解析を進めた結果、脂肪肝モデルマウスでは、エクソソームに含まれるアルギナーゼ1が、血糖に依存して肝臓から分泌されている可能性を見出した。この内容がLife Sciences 誌(IF3.6程度)にアクセプトされた。
健常成人および糖代謝異常の患者血清を用いたpopulation studyについては、現在は血中エクソソームを抽出する前の段階で、臨床データとアルギナーゼとの関連性について解析中である。
ヒトの血中アルギナーゼの由来に関する研究については、mRNAレベルでの解析を開始した。アルギナーゼ1は血液型と肝臓型の2つのアロザイムがあり、mRNAの時点で長さが違う。基本的には血球成分から作られるアルギナーゼ1のmRNAは血液型とされている。アルギナーゼによる全身のアミノ酸代謝は肝臓が担当していることと、高脂肪食食餌マウスの実験結果から、肝臓がアルギナーゼ1の分泌臓器の第一候補であると考えられる。しかし他施設からの報告では、網赤血球の段階で作られるアルギナーゼ1が赤血球から分泌されており、それが血中アルギナーゼを構成するという報告もある。よって肝臓以外の候補も念頭に、血中アルギナーゼの由来を調べる必要がある。そこで血液をpolymorphoprepおよびlymphoprepで血球分離して、各成分のmRNAが血球型か肝型かをPCRでの解析を開始した。

Research Products

• [Journal Article] Possible contribution of hepatocyte secretion to the elevation of plasma exosomal arginase-1 in high-fat diet-fed mice (2021)
  • Author(s): Noriyoshi Ogino, Hidekazu Takahashi, Kenjiro Nagaoka, Yuki Harada, Masayuki Kubo, Koichiro Miyagawa, Masashi Kusanaga, Shinji Oe, Yuichi Honma, Masaru Harada, Masamitsu Eitoku, Narufumi Suganuma, Keiki Ogino
  • Journal Title: Life Sciences Volume: 278 Pages: 119588-119588
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2021.119588
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasma Arginase-1 Level Is Associated with the Mental Status of Outpatients with Chronic Liver Disease. (2021)
  • Author(s): Ogino N, Ikeda F, Namba S, Ohkubo S, Nishimura T, Okada H, Hirohata S, Suganuma N, Ogino K.
  • Journal Title: Diagnostics Volume: 11 Issue: 2 Pages: 317-317
  • DOI: 10.3390/diagnostics11020317
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] HIGH GLUCOSE INDUCED SECRETION OF ARGINASE-1 FROM HEPATOCYTE AS AN EXOSOMAL PROTEIN IN A MICE MODEL OF NON-ALCOHOLIC FATTY LIVER DISEASE (NAFLD) (2020)
  • Author(s): Noriyoshi Ogino, Hidekazu Takahashi, Koichiro Miyagawa, Shinji Oe, Masashi Kusanaga, Yuichi Honma, Masaru Harada, Narufumi Suganuma and Keiki Ogino.
  • Organizer: AASLD The Liver Meeting Digital Experience
  • Int'l Joint Research