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Role of proton-sensing G-protein-coupled receptors in the regulation of microglia and microvessel endothelial cell function in brain acidosis in a mouse ischemia reperfusion model.

Research Project

Project/Area Number 22K07342
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

佐藤 幸市  群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (00302498)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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)
Keywordsプロトン感知性受容体 / 脳虚血 / 脳内炎症 / ミクログリア / 微小血管内皮細胞 / 酸性pH / G蛋白共役型受容体
Outline of Research at the Start

脳神経系の虚血に伴うpH変化は神経機能に重篤な影響を及ぼすが、その詳細は不明である。中枢神経系にはpH 7.6~6.0を感知する複数のプロトン感知性G蛋白共役型受容体が発現している。本研究では、マウス中大脳動脈閉塞モデルを用いて、虚血・再灌流後の低酸素とアシドーシスによる脳梗塞にプロトン感知性受容体(特にTDAG8、GPR4)がどのように関わるか、脳梗塞の病態と関連したミクログリアや内皮細胞の機能変化に及ぼす受容体とそのシグナル伝達機構を解析する。

Outline of Annual Research Achievements

中枢神経系のpH変化は神経機能に重篤な影響を及ぼすと考えられるが、そのメカニズムは依然不明である。脳神経系にはpH 7.6~6.0を感知するOGR1受容体ファミリーが発現している。本研究では、プロトン感知性受容体(TDAG8、GPR4)が脳虚血・再灌流後の組織傷害や脳微小血管のバリア機能にどのように関わっているか、受容体欠損マウスの中大脳動脈の虚血モデル解析とミクログリアや脳微小血管の内皮細胞での酸性pH応答解析によって明らかにする。TDAG8欠損で梗塞領域の拡大が有意であること、単離ミクログリアにおいて酸性pHによる炎症性サイトカイン産生(IL-1βやTNF-α)が抑制され、TDAG8欠損細胞でこの抑制が消失することを見出していたので、令和5年度ではTDAG8欠損による梗塞悪化とミクログリアの関与について解析し、以下のような実績を得た。
(1)虚血・再灌流24時間後の脳組織における炎症性サイトカインの発現を調べた。炎症性サイトカインの発現が明らかに誘導されるが、TDAG8欠損マウスでより強い発現が観察された。
(2)低pHや低酸素の環境変化が単離ミクログリアのサイトカイン産生や形態に与える影響を調べた。少なくとも、低pHにおける 24-72時間後のミクログリア形態変化が誘導されたが、TDAG8欠損の影響は観察されなかった。
(3)虚血・再灌流後の生体組織よりミクログリアの分画を試みた。しかし、細胞の変動と炎症性サイトカイン産生能などを調べるに至らなかった。
このように、脳組織は虚血によって弱酸性pHに暴露されるが、TDAG8がpH変化を感知し、脳虚血後のダメージに対して抗炎症性の保護作用を示すと考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和5年度では、虚血再還流後の中大脳動脈虚血モデルを用い、虚血・再灌流によるpH変動と脳傷害に対してTDAG8が抗炎症性の保護作用を示すこと、このように、ミクログリア活性制御が関わることが考えられた。低pHや低酸素の環境変化に伴うミクログリアの活性化にTDAG8が関わらないかと予測してインビトロで解析を試みたが、TDAG8欠損の影響を観察するまで至らなかった。今後、培養細胞(ミクログリア、内皮細胞)を用いて、このような未解決の項目に関して継続してプロトン感知性受容体の役割を探索する

Strategy for Future Research Activity

虚血・再灌流後のpH低下に対するプロトン感知性受容体の役割を明らかにするため、中大脳動脈閉塞による虚血モデルを用いて令和6年度でも未解決の項目に関して継続して行う。また、次年度の研究計画に従い、低pH環境変化による脳微小血管のバリア機能制御にGPR4を介したシグナルが関わるのかを脳微小血管組織や内皮細胞を用いて細胞外酸性pH応答を調べる。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) enhances cAMP production in human TDAG8-expressing cells2022

    • Author(s)
      Deai Masahito、Oya Rin、Saso Naosi、Tanaka Asahi、Uchida Izumi、Miyake Yuta、Tachihara Ryo、Otsugu Miku、Mine Ayumi、Sato Koichi、Tomura Hideaki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 626 Pages: 15-20

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.07.110

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] OGR1/GPR68を介するヒト気管支平滑筋細胞のIL-6、IL-8、CTGF産生に関する検討2023

    • Author(s)
      石塚全、門脇麻衣子、佐藤幸市、一文字功、松崎晋一、宇津木光克、山田秀典、梅田幸寛、早稲田優子、齋藤悠、古賀康彦、戸村秀明、久田剛志
    • Organizer
      第53回日本職業・環境アレルギー学会総会・学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 下垂体濾胞星状細胞株(TtT/GF)におけるpH低下に伴う細胞応答の解析2023

    • Author(s)
      美根あゆみ、藤原研、堀口幸太郎、佐藤幸市、戸村秀明
    • Organizer
      第94回日本動物学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 金属刺激によるヒト気道平滑筋細胞のIL-6産生とプロトン感知性OGR1受容体の関与2022

    • Author(s)
      佐藤幸市、門脇麻衣子、白川純、戸村秀明、岡島史和、石塚全
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 金属刺激が酸を感知するレセプターを介し気道平滑筋細胞から炎症惹起因子を産生する機序について2022

    • Author(s)
      門脇麻衣子、佐藤幸市、三ツ井美穂、島田昭和、山口牧子、園田智明、本定千知、安斎正樹、梅田幸寛、早稲田優子、齋藤悠、古賀康彦、久田剛志、戸村秀明、岡島史和、石塚全
    • Organizer
      第71回日本アレルギー学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 金属刺激が気道平滑筋細胞に及ぼす影響とその機序について2022

    • Author(s)
      門脇麻衣子、佐藤幸市、三ツ井美穂、島田昭和、園田智明、山口牧子、本定千知、安斎正樹、梅田幸寛、早稲田優子、齋藤悠、古賀康彦、久田剛志、戸村秀明、岡島史和、石塚全
    • Organizer
      第52回日本職業・環境アレルギー学会総会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ニッケル、コバルト刺激によるヒト気道平滑筋細胞のIL-6産生機序とステロイドの効果2022

    • Author(s)
      門脇麻衣子、佐藤幸市、近澤亮、三ツ井美穂、島田昭和、山口牧子、園田智明、梅田幸寛、早稲田優子、安斎正樹、齋藤悠、古賀康彦、久田剛志、戸村秀明、岡島史和、石塚全
    • Organizer
      第62回日本呼吸器学会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 生体調節研究所 K. Satoの研究紹介

    • URL

      https://signal-transduction.imcr.gunma-u.ac.jp/index.html

    • Related Report
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  • [Remarks] 群馬大学生体調節研究所ホームページ

    • URL

      https://www.imcr.gunma-u.ac.jp

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      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
  • [Remarks] 群馬大学ホームページ

    • URL

      http://www.gunma-u.ac.jp

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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