Functional analysis of novel BMP antagonist as causal factor of kidney disease progression in diabetes

• Project/Area Number: 21K16173
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53040:Nephrology-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 小林 洋輝 日本大学, 医学部, 助教 (70802156)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: NBL1 / BMP-7 / EMT / 糖尿病性腎症 / NBL１ / 腎線維化 / BMP antagonist / 慢性腎臓病 / オミクス

Outline of Research at the Start

申請者は糖尿病性腎症患者を対象にした血漿中蛋白の網羅的測定で、腎保護作用を持つBone morphogenetic protein -７のantagonistである蛋白Xが将来の末期腎不全(ESRD)を強力に予測するバイオマーカーであることを明らかにした。さらに蛋白Xは慢性腎臓病患者の近位尿細管細胞で高発現し、動物実験では、蛋白X ノックアウト(KO)マウスが一側尿管結紮(UUO)により誘導した腎線維化に対して抵抗性であることを見いだした。
そこで本研究ではこれらの成果をさらに発展させ、蛋白Ｘの近位尿細管細胞における発現調節機構、及び糖尿病性腎症における役割について明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者はBone Morphogenetic Protein(BMP)- 7のantagonistであるNeuroblastoma suppressor of tumorigenicity 1(NBL１)が将来の末期腎不全(ESRD)を強力に予測するバイオマーカーであることを明らかにした。またNBL1KOマウスが、UUOにより誘導した腎線維化に対して抵抗性があることがわかったが、腎線維化に関与する分子機序や、糖尿病性腎症でのNBL１の役割は未知であるため、これらを明らかとすることを目的とした。NBL１KOマウス(ホモタイプ、ワイルドタイプ)を麻酔下で右腎摘出を行った後に高脂肪餌を与え、ストレプトゾトシンを投与して糖尿病マウスを作成し、24週後に麻酔下で心臓より全採血を行い、臓器を採取した。飼育期間中において、糖尿病群のホモおよびワイルドタイプについて体重、血糖値の差は認められなかった。尿中のアルブミン・クレアチニン比についても差は認められなかった。しかし血清中NBL１の測定を行うと、ワイルドタイプにおいて非糖尿病群と比較して、糖尿病群でNBL１値は有意な上昇が認められた。腎臓組織での遺伝子発現を解析すると、TGFβ１mRNAの発現が糖尿病群のワイルドタイプと比較するとホモタイプで有意に低値であった。これまでに行った培養細胞実験では、高糖刺激によりHK-２細胞のNBL１は上昇し、EMTマーカーであるαSMAやfibronectin等が上昇した。また培養細胞のNBL１をノックダウンすると、EMTマーカーの発現は減少がした。これらの実験結果より、高血糖は血中のNBL１を上昇させ、NBL１が腎組織でのTGFβ１の発現を増加させ、EMTに関与していると示唆された。