Effects of cadmium on tight junction of vascular endothelial cells: clarification of the mechanism of detachment injury
| Project/Area Number |
22K17355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
原 崇人 東邦大学, 薬学部, 講師 (90805681)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 血管内皮細胞 / カドミウム / 脱着傷害 / 密着結合 / Claudin-5 / ZO-1 / 毒性学 / タイトジャンクション |
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| Outline of Research at the Start |
カドミウムは動脈硬化症の危険因子であり，食事や喫煙を介して非意図的に曝露されたカドミウムは血管を通って各組織へと移行・蓄積する。当教室は，①カドミウムに曝露した血管内皮細胞は単層構造に円孔状の脱離が生じ，②細胞の脱着を伴うこのような「脱着傷害」は他の重金属に例を見ないカドミウムに特異な細胞毒性であることを報告している。しかしながら，その分子機構は未解明である。申請者は最近，細胞間接着の一種である密着結合に関わる遺伝子がカドミウム曝露により発現低下することを見出した。そこで本研究では，血管内皮細胞の脱着傷害に対する密着結合の寄与と，その形成にカドミウムが及ぼす影響を解析する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，培養血管細胞に対してカドミウムを処理することで特異的に生じる，単層構造からの細胞の脱離（脱着傷害）の分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。昨年度までに培養血管内皮細胞における密着結合構成分子の中でもclaudin-5およびZO-1のmRNAとタンパク質発現がカドミウム処理によって減弱すること，また，この現象は重金属の中でもカドミウム特異的であることを明らかにしている。本年度は，昨年度からの課題であったclaudin-5およびZO-1の両分子がカドミウムによる内皮細胞の脱着傷害に対する責任タンパク質であるかの解析を行った。siRNAを用いてclaudin-5，ZO-1あるいは両分子の発現を抑制した内皮細胞に対してカドミウムを処理したところ，コントロールsiRNAを導入した群と比べて，これらの分子の発現抑制群では脱着領域と細胞からの乳酸脱水素酵素（LDH）の逸脱量が増加し，両分子の抑制群では毒性発現の一層の増悪が認められた。一方でclaudin-5，ZO-1あるいは両分子の共発現ベクターを作製し，これらを導入した内皮細胞に対してカドミウムを処理したところ，コントロールベクターを導入した群と比べて，これらの分子の高発現群では脱着領域と細胞からのLDHの逸脱量が低下し，両分子の同時高発現群では毒性発現の一層の軽減が認められた。本年度得られた結果は，カドミウムによる内皮細胞の脱着傷害の発生および予防に際して，claudin-5およびZO-1の発現量が重要であることを明らかにする成果である。また，これら分子の発現抑制シグナルに関しても検討を進めており，2024年度中に成果をまとめて原著論文として報告する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023（令和5）年度はこれまでに絞り込まれた候補がカドミウムによる脱着傷害の責任分子であるかの判断が順調に進み、きわめて明瞭な結論を得るに至ったため。また、発現抑制に関わるシグナル解析の糸口もつかめているため、おおむね順調に進展しているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1）発現抑制に関わるシグナル解析
カドミウムによって活性が調節される細胞内シグナル伝達経路の遮断薬等を活用して、カドミウムによるclaudin-5およびZO-1の発現抑制への影響を定量的RT-PCRならびにウェスタンブロットを実施する。大まかな候補経路は絞り込むことができているため、2024年度は詳細な検討を行う。
（2）研究のまとめ
本研究を通じて得られた結果を原著論文として国際誌に投稿する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
