炎症誘導性高貪食能ミクログリアサブセットの制御と炎症関連神経疾患治療への展開

• Project/Area Number: 21K06802
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48030:Pharmacology-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 秀 和泉 広島大学, 医系科学研究科(医), 講師 (20253073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 規雄 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (70263407)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: ミクログリア / P2Y2受容体 / 細胞死 / ミトコンドリア / ATP / LPS / TLR4 / 炎症 / 死細胞貪食 / トル様受容体4 / リポポリサッカライド / 貪食 / P2受容体

Outline of Research at the Start

近年急増する神経変性疾患や脳梗塞、自閉症などの発達障害など、ほとんどすべての神経疾患の基盤に炎症と活性化ミクログリアが存在する。ミクログリアは死細胞除去により恒常性維持に働くが、過剰に活性化されると生存可能なニューロンまで貪食により傷害する。これまでに初代ミクログリアの約2割に特に高い貪食能を持つサブセットが存在し、その機能発現にトル様受容体(TLR)とATP/UTP受容体P2Y2が重要な役割を果たすことを見出した。本研究では、炎症から高貪食能を獲得する仕組みをTLR→P2Y2→AXL貪食受容体のシグナル制御に焦点を当て解明する。さらに炎症とミクログリアが関わる神経疾患の治療方策を探る。

Outline of Annual Research Achievements

ミクログリアは炎症刺激により活性化され、アルツハイマー病やパーキンソン病、脳血管障害などほとんどの炎症関連脳疾患の病態に関与する。ラット脳初代培養系においてミクログリアはアストロサイトにより生存を維持され、アストロサイトから単離すると徐々に死滅する。一方、炎症誘発物質であるリポポリサッカライド(LPS)の刺激によりミクログリアは速やかに細胞死を引き起こすが、一部のミクログリアは死を免れ長期にわたり生存し続ける。ミクログリアの生存・死は炎症の制御に重要であるが、その機序は不明である。P2Y2受容体拮抗薬であるスラミンとAR-C118925は、ミクログリアの生理的な死に影響を及ぼすことなくLPS誘発細胞死を抑制したことから、炎症誘発細胞死はP2Y2受容体を介して制御されることが示された。
P2Y2受容体は細胞外ATPまたはUTPにより活性化されるが、炎症時にはどのような機序でATP/UTPが細胞外へと放出されるのかは明らかではない。LPS刺激によりミクログリアにおけるミトコンドリア活性は著しく上昇し、この反応はATPの同時刺激によりさらに促進された。したがって、LPS刺激によりミトコンドリアで大量に産生されたATPが細胞外へと放出される可能性が示された。このATP産生促進はATP刺激によりさらに促進されることからATP受容体の関与が考えられた。
これまでに、炎症により惹起されるミクログリアの炎症性サイトカインの産生や死細胞貪食においてP2Y2受容体が重要な役割を果たすことを報告してきたが、今回さらに、P2Y2受容体は細胞死を引き起こすことで炎症制御すること、さらに、ATP/UTPは炎症刺激によりミトコンドリアで大量に産生されたのち細胞外へ放出されP2Y2受容体を刺激する可能性が示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Lithuanian University of Health Sciences/Department of Neurology/Medical Academy(リトアニア)
• [Journal Article] P2Y2 receptor mediates dying cell removal via inflammatory activated microglia (2023)
  • Author(s): Hide Izumi、Shiraki Hiroko、Masuda Akihiro、Maeda Takuya、Kumagai Mayuka、Kunishige Nao、Yanase Yuhki、Harada Kana、Tanaka Shigeru、Sakai Norio
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences Volume: 153 Issue: 1 Pages: 55-67
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2023.06.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] S-Palmitoylation of the serotonin transporter promotes its cell surface expression and serotonin uptake (2023)
  • Author(s): Harada Kana、Sho Ryoma、Takakura Hiromiki、Yokoyama Eri、Koyama Reika、Yamamoto Yuka、Adachi Naoko、Tanaka Shigeru、Hide Izumi、Sakai Norio
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 662 Pages: 58-65
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.04.028
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Features and mechanisms of propofol-induced protein kinase C (PKC) translocation and activation in living cells. (2023)
  • Author(s): Noguchi, S., Kajimoto, T., Kumamoto, T., Shingai, M,, Narasaki, S., Urabe，T., Imamura, S., Harada, K., Hide，I., Tanaka，S., Yanase，Y., Nakamura, S., Tsutsumi, Y. M., and Sakai, N.
  • Journal Title: Frontiers in Pharmacology Volume: 14 Pages: 1284586-1284586
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GPR3 accelerates neurite outgrowth and neuronal polarity formation via PI3 kinase-mediating signaling pathway in cultured primary neurons. (2022)
  • Author(s): Tanaka, S., Shimada, N., Shiraki, H., Miyagi, T., Harada, K., Hide, I. and Sakai, N.
  • Journal Title: Mol. Cell. Neurosci Volume: 118 Pages: 103691-103691
  • DOI: 10.1016/j.mcn.2021.103691
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of flurbiprofen on the functional regulation of serotonin transporter and its misfolded mutant (2022)
  • Author(s): Hirakawa Haruki、Taguchi Kei、Murakawa Seiya、Asano Masaya、Noguchi Soma、Kikkawa Satoshi、Harada Kana、Adachi Naoko、Ueyama Takehiko、Hide Izumi、Tanaka Shigeru、Sakai Norio
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences Volume: 148 Issue: 1 Pages: 187-195
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2021.11.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potential role of inducible GPR3 expression under stimulated T cell conditions (2022)
  • Author(s): Shiraki, H., Tanaka, S., Guo, Y., Harada, K., Hide, I, Yasuda, T. and Sakai, N
  • Journal Title: J. Pharmacol. Sci. Volume: 148 Issue: 3 Pages: 307-314
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2022.01.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GPR3 expression in retinal ganglion cells contributes to neuron survival and accelerates axonal regeneration after optic nerve crush in mice (2022)
  • Author(s): Masuda Shun、Tanaka Shigeru、Shiraki Hiroko、Sotomaru Yusuke、Harada Kana、Hide Izumi、Kiuchi Yoshiaki、Sakai Norio
  • Journal Title: Neurobiology of Disease Volume: 172 Pages: 105811-105811
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2022.105811
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of the Effectiveness of Post-Stroke Metformin Treatment Using Permanent Middle Cerebral Artery Occlusion in Rats. (2021)
  • Author(s): Zemgulyte G, Tanaka S, Hide I, Sakai N, Pampuscenko K, Borutaite V, Rastenyte D.
  • Journal Title: Pharmaceuticals (Basel) Volume: 14 Issue: 4 Pages: 312-312
  • DOI: 10.3390/ph14040312
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Syntaxin 3 interacts with serotonin transporter and regulates its function. (2021)
  • Author(s): Motoike, S., Taguchi, K., Harada, K., Asano, M., Hide, I. Tanaka, S. Irifune, M. and Sakai,
  • Journal Title: J. Pharmacol. Sci. Volume: 145 Issue: 4 Pages: 297-307
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2021.01.007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of the E3 ubiquitin ligase HRD1 in the regulation of serotonin transporter function (2021)
  • Author(s): Taguchi Kei、Kaneko Masayuki、Motoike Serika、Harada Kana、Hide Izumi、Tanaka Shigeru、Sakai Norio
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 534 Pages: 583-589
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.11.036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Detailed neuronal distribution of GPR3 and its co-expression with EF-hand calcium-binding proteins in the mouse central nervous system (2021)
  • Author(s): Ikawa, F., Tanaka S., Harada, K. Hide, I., Maruyama, H., and Sakai, N
  • Journal Title: Brain Res. Volume: 1750 Pages: 147166-147166
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2020.147166
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] プロポフォールによる小胞体の形態変化と細胞内カルシウム動態 (2024)
  • Author(s): 野口 颯真、和田 花月、原田 佳奈、秀 和泉、田中 茂、酒井 規雄
  • Organizer: 第144回日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] Protein kinase C（PKC）阻害薬Calphostin Cは、高濃度で光照射依存性にPKCを活性化させる (2023)
  • Author(s): 石井 友美、梶本 武利、楢﨑 壮志、野口 颯真、原田 佳奈、秀 和泉、田中 茂、酒井 規雄
  • Organizer: 第143回日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] 非ステロイド性抗炎症薬 Flurbiprofen は、分子シャペロン誘導剤として働き、セロトニントランスポーターの機能を制御する (2023)
  • Author(s): 酒井 規雄、平川 明樹、田口 慧、村川 青矢、浅野 昌也、野口 颯真、吉川 慧、原田 佳奈、秀 和泉、田中 茂
  • Organizer: 第66回日本神経化学会大会
• [Presentation] Propofol 誘発性 PKC Translocation の時空間的解析 (2023)
  • Author(s): 野口 颯真、梶本 武利、卜部 智晶、楢崎 壮志、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第66回日本神経化学会大会
• [Presentation] 非ステロイド性抗炎症薬Flurbiprofenは、ケミカルシャペロン、分子シャペロン誘導剤としてセロトニントランスポーターおよびそのミスフォールド変異体の機能を調節する (2023)
  • Author(s): 酒井規雄 平川明樹 田口 慧 村川青矢 浅野昌也 野口颯真 吉川 慧 原田佳奈 秀 和泉 田中茂
  • Organizer: 第25回活性アミンに関するワークショップ
• [Presentation] Uncovering the Influence of Long-Term Coffee Exposure on Intestinal Epithelial Cells' Serotonin Uptake (2023)
  • Author(s): Kikkawa, S., Imamura, S., Harada, K., Tanaka, S.,Hide、I., Sakai, N.
  • Organizer: Neuroscience 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Detailed analysis of the mechanism underlying propofol-induced PKC translocation and activation (2023)
  • Author(s): Kikkawa, S., Imamura, S., Harada, K., Tanaka, S.,Hide、I., Sakai, N.
  • Organizer: Neuroscience 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Involvement of G protein-coupled receptor 3 in retinal ganglion neuron survival and axonal regeneration following optic nerve crush in mice (2023)
  • Author(s): Masuda, S., Shiraki, H., Sotomaru, Y., Harada, K., Hide, I., Kiuchi, Y., Sakai, N．Tanaka, S.
  • Organizer: Neuroscience 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PC12 細胞分化において急速に発現する GPR3 の調節メカニズム (2023)
  • Author(s): 田中 茂、奈良井 浩太、猪川 文朗、白榊 紘子、原田 佳奈、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第97回日本薬理学会年会
• [Presentation] コーヒーの長期的な過剰摂取による DNA メチル化を介した腸上皮細胞セロトニントランスポーターの発現変動 (2023)
  • Author(s): 吉川 慧、清田 恵美、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、文東 美紀、岩本 和也、酒井 規雄
  • Organizer: 第97回日本薬理学会年会
• [Presentation] Propofol とニコチンが誘発する細胞内カルシウム動態―細胞内小器官カルシウムインジケーターCEPIA を用いた観察 (2023)
  • Author(s): 野口 颯真、和田 花月、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第97回日本薬理学会年会
• [Presentation] 非ステロイド性抗炎症薬Flurbiprofenは、ケミカルシャペロン、分子シャペロン誘導剤として働き、セロトニントランスポーターおよびそのミスフォールド変異体の機能を制御する (2022)
  • Author(s): 酒井 規雄、平川 明樹、田口 慧、村川 青矢、浅野 昌也、野口 颯真、吉川 慧、原田 佳奈、秀 和泉、田中 茂
  • Organizer: 第141回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] OpTER：オープンソースを用いた経上皮／内皮抵抗の測定手法 (2022)
  • Author(s): 吉川 慧、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: Neuro2022
• [Presentation] 神経細胞に発現するGタンパク質共役型受容体GPR3は神経突起伸長、極性形成、細胞生存、軸索再生など多様な機能に関与する (2022)
  • Author(s): 田中 茂、益田 俊、嶋田 直人、白榊 紘子、宮城 達博、原田 佳奈、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: Neuro2022
• [Presentation] Arduino を基盤とした経上皮電気抵抗測定器の開発ー特に電極素材の特性，及び測定回路と手法の基礎的な 検討についてー (2022)
  • Author(s): 吉川 慧、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第61回日本生体医工学会大会
• [Presentation] 静脈麻酔薬 Propofol が誘発する PKC 分子種特異的トランスロケーション ―PKC ηの場合 (2022)
  • Author(s): 酒井 規雄、新開 匡、野口 颯真、楢崎 壮志、石井 友美、原田 佳奈、 秀 和泉、田中 茂
  • Organizer: 第142回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] 静脈麻酔薬 Propofol による核内外のタンパク質の局在の変化 (2022)
  • Author(s): 野口 颯真、梶本 武利、楢崎 壮志、卜部 智晶、石井 友美、原田 佳奈、 田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第142回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] セロトニントランスポーターのパルミトイル化部位の解析 (2022)
  • Author(s): 原田 佳奈、山本 有華、香山 怜佳、横山 英里、髙倉 大幹、庄 亮真、 足立 直子、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第142回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] OpTER：低コストな上皮・内皮バリア機能評価法の開発 ー研究費削減，及び研究者負担軽減を目指してー (2022)
  • Author(s): 吉川 慧、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第96回 日本薬理学会年会
• [Presentation] Gs活性化型受容体GPR3がマウス視神経障害後の軸索再生に与える影響 (2022)
  • Author(s): 益田 俊、田中 茂、白榊 紘子、外丸 祐介、原田 佳奈、秀 和泉、木内 良明、酒井 規雄
  • Organizer: 第95回 日本薬理学会年会
• [Presentation] 非神経細胞におけるGタンパク質共役型受容体GPR3の多様性と機能的役割 (2022)
  • Author(s): 田中 茂、白榊 紘子、郭 芸、柳瀬 雄輝、原田 佳奈、秀 和泉、保田 朋波流、酒井 規雄
  • Organizer: 第95回 日本薬理学会年会
• [Presentation] プロポフォール誘発性PKCトランスロケーションに関与するPKCドメイン (2022)
  • Author(s): 楢崎 壮志、野口 颯真、卜部 智晶、原田 佳奈、秀 和泉、田中 茂、柳瀬 雄輝、梶本 武利、酒井 規雄
  • Organizer: 第95回 日本薬理学会年会
• [Presentation] Propofol誘発性PKC Translocationの時空間的解析～細胞内局所におけるPKC活性化 (2022)
  • Author(s): 野口 颯真、梶本 武利、卜部 智晶、柳瀬 雄輝、楢崎 壮志、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第95回 日本薬理学会年会
• [Presentation] パルミトイル化がセロトニントランスポーターの成熟に与える影響 (2022)
  • Author(s): 原田 佳奈、香山 怜佳、横山 英里、髙倉 大幹、庄 亮真、足立 直子、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 日本薬学会第142年会
• [Presentation] 静脈麻酔薬PropofolによるPKCトランスロケーションと細胞内局所におけるPKC活性化 (2021)
  • Author(s): 野口 颯真、梶本 武利、卜部 智晶、柳瀬 雄輝、楢崎 壮志、原田 佳奈、田中 茂、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第139回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] リンパ球刺激に伴うGPR3発現上昇とNR4A2発現誘導に与える影響 (2021)
  • Author(s): 田中 茂、白榊 紘子、原田 佳奈、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第139回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] プロポフォール誘発性PKCトランスロケーションの発生機構に関与するPKC領域の同定 (2021)
  • Author(s): 楢崎 壮志、野口 颯真、卜部 智晶、原田 佳奈、秀 和泉、田中 茂、柳瀬 雄輝、梶本 武利、酒井 規雄
  • Organizer: 第140回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] マウス網膜神経細胞に発現するGPR3が神経障害後の軸索再生に与える影響 (2021)
  • Author(s): 益田 俊、田中 茂、白榊 紘子、外丸 祐介、原田 佳奈、秀 和泉、木内 良明、酒井 規雄
  • Organizer: 第140回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] 神経細胞分化に伴い発現上昇するGPR3が神経分化関連遺伝子発現に与える影響 (2021)
  • Author(s): 田中 茂、奈良井 浩太、猪川 文朗、原田 佳奈、秀 和泉、酒井 規雄
  • Organizer: 第140回 日本薬理学会近畿部会
• [Remarks] 広島大学医系科学研究科神経薬理学研究室
  • URL: https://yakuri.hiroshima-u.ac.jp