Inflammation-like reactions within podocytes caused by mitochondrial stress

• Project/Area Number: 23K21437
• Project/Area Number (Other): 21H02936 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53040:Nephrology-related
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 松阪 泰二 東海大学, 医学部, 教授 (50317749)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小泉 賢洋 東海大学, 医学部, 講師 (30566170)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ポドサイト / ミトコンドリア / Caspase3 / 蛋白尿 / オルガノイド / 腎臓病 / ネフローゼ症候群 / ネフロン前駆細胞 / collagen / Caspase / タンパク尿

Outline of Research at the Start

[1] hCD25(+)と(-)のポドサイトが混在するキメラ腎臓オルガネラにLMB2投与すると、hCD25(-)細胞のpodocin mRNA低下、染色の消失を認めた。生体で認められたポドサイトの傷害の伝搬現象の一部は血流が存在しない試験管内で再現できた。
[2]ポドサイトのミトコンドリアの傷害を誘導すると、細胞外基質の増加する前から、メサンギウム細胞のコラーゲン分解活性が著増した。この活性は、細胞外基質に強固に結合し、EDTAで阻害されずMMP以外の関与が示唆された。糸球体濾過が途絶した状態では、この現象は認められなかった。この分解活性と時間的、空間的に相関して、変性コラーゲンの増加を認めた。

Outline of Annual Research Achievements

[1] 培養ポドサイトにおける傷害機序：hCD25発現ポドサイト株と、マウス初代培養ポドサイトの共培養系で、LMB2添加後にマウスGadd45bが増加する現象は、Gapjunction阻害薬(Mecrophenamic acid)やSTING 阻害薬 (C-176)等様々な薬剤で防止されなかった。
[2] 糸球体濾過圧の作用点の特定: LMB2を投与したNEP25マウスにみられるcaspase活性化ポドサイトはロサルタンで減少せず、糸球体濾過圧低下は細胞死を免れた細胞を保全している事が示唆された。
[3] 腎臓オルガネラのポドサイトの傷害機序: hCD25(+)と(-)のポドサイトが混在するキメラ腎臓オルガネラにLMB2投与する系で、hCD25(-)細胞のpodocin染色消失し、mRNAが減少する事を見出した。この系により間接的ポドサイト傷害を評価した。Gap junction阻害薬、NF-kB阻害薬、TRPC6阻害薬、TGFβ阻害薬では防止できなかった。
[4] ポドサイトミトコンドリア傷害で誘導されるCollagen分解: NEP25マウスのポドサイト傷害早期に、DQ-Gelatin, DQ-Collagen IVで描出されるcollagen分解活性が糸球体で増強し、これはEDTAで阻害されずMMP以外の関与が示唆された。また、これに平行して、Collagen Hybridizing Peptideで描出される変性Collagenの蓄積が示された。
[5] ポドサイトミトコンドリア傷害で転写因子Dach1の発現が減少するが、ポドサイトにおけるDach1の欠損は、それだけで正常成熟ポドサイトを損傷する事を示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

培養ポドサイトでの実験では、間接的ポドサイト傷害にSTING系の関与を示す事ができなかった。当初計画のSTINGノックアウトマウスの使用は、時間的に期間内の実施が現実的でないと判断し、腎オルガノイドを用いた系で実験を進めている。ポドサイト傷害マウスに立ち返り解析を進め、EDTAで阻害されないcollagen分解活性が、ポドサイト傷害の極めて早期にメサンギウム基質に増加する事が示された。この生化学的解析を進めているが、collagen分解活性が液体中で示されないので、既存の方法が使用できず難航している。

Strategy for Future Research Activity

キメラ腎オルガノイド系でcGAS/STING阻害薬の効果は継続して調べるが、残された時間を考え、当初研究目的にとらわれず、傍流現象も含めて現在までに得られた知見(Dach1の機能、キメラ腎オルガノイド系での知見)の論文化を進めてゆく。また、ポドサイト傷害に続発するCollagen分解の性状解析を進める。

Research Products

• [Journal Article] Early growth response 1 as a podocyte injury marker in human glomerular diseases (2024)
  • Author(s): Okabe Masahiro, Koike Kentaro, Yamamoto Izumi, Tsuboi Nobuo, Matsusaka Taiji, Yokoo Takashi
  • Journal Title: Clinical Kidney Journal Volume: 17 Issue: 1
  • DOI: 10.1093/ckj/sfad289
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Renoprotective effects of extracellular fibroblast specific protein 1 via nuclear factor erythroid 2-related factor-mediated antioxidant activity (2023)
  • Author(s): Takahashi Naoki、Yokoi Seiji、Kimura Hideki、Naiki Hironobu、Matsusaka Taiji、Yamamoto Yasuhiko、Nakatani Kimihiko、Kasuno Kenji、Iwano Masayuki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 22540-22540
  • DOI: 10.1038/s41598-023-49863-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dual deletion of guanylyl cyclase-A and p38 mitogen-activated protein kinase in podocytes with aldosterone administration causes glomerular intra-capillary thrombi (2023)
  • Author(s): Sugioka Sayaka、Yamada Hiroyuki、Ishii Akira、Kato Yukiko、Yamada Ryo、Mori Keita P.、Ohno Shoko、Handa Takaya、Ikushima Akie、Ishimura Takuya、Osaki Keisuke、Tokudome Takeshi、Matsusaka Taiji、Nebreda Angel R.、Yanagita Motoko、Yokoi Hideki
  • Journal Title: Kidney International Volume: 104 Issue: 3 Pages: 508-525
  • DOI: 10.1016/j.kint.2023.06.007
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TFEB-mediated lysosomal exocytosis alleviates high fat diet?induced lipotoxicity in the kidney. (2023)
  • Author(s): Nakmura J, Yamamoto T*, Takabatake Y, Namba-Hamano T, Minami S, Takahashi A, Matsuda J, Sakai S, Yonishi H, Maeda S, Matsui S, Matsui I, Hamano T, Takahashi M, Goto M, Izumi Y, Bamba T, Sasai M, Yamamoto M, Matsusaka T, Niimura F, Yanagita M, Nakamura S, Yoshimori T, Ballabio A, Isaka Y.
  • Journal Title: JCI Insight Volume: 8(4) Issue: 4
  • DOI: 10.1172/jci.insight.162498
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Podocytes are lost from glomeruli before completing apoptosis (2022)
  • Author(s): Yamamoto Kazuyoshi、Okabe Masahiro、Tanaka Keiko、Yokoo Takashi、Pastan Ira、Araoka Toshikazu、Osafune Kenji、Udagawa Tomohiro、Koizumi Masahiro、Matsusaka Taiji
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Renal Physiology Volume: 323 Issue: 5 Pages: F515-F526
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00080.2022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Kidney Angiotensin in Cardiovascular Disease: Formation and Drug Targeting. (2022)
  • Author(s): Hui Lin , Frank Geurts , Luise Hassler , Daniel Batlle , Katrina M Mirabito Colafella , Kate M Denton , Jia L Zhuo , Xiao C Li , Nirupama Ramkumar , Masahiro Koizumi , Taiji Matsusaka , Akira Nishiyama , Martin J Hoogduijn , Ewout J Hoorn , A H Jan Danser
  • Journal Title: Pharmacological reviews Volume: 74(3) Issue: 3 Pages: 462-505
  • DOI: 10.1124/pharmrev.120.000236
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ポドサイト特異的p38 MAPK & GC-Aダブルノックアウトマウスの腎病変におけるポドサイト-内皮連関の解明 (2022)
  • Author(s): 杉岡 清香 , 山田 博之 , 加藤 有希子 , 石井 輝 , 森 慶太 , 大崎 啓介 , 徳留 健 , 松阪 泰二 , 柳田 素子 , 横井 秀基
  • Journal Title: 日本腎臓学会誌 Volume: 64(3) Pages: 226-226
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ループス腎炎におけるポドサイト傷害マーカーとしてのEGR1の意義 (2022)
  • Author(s): 岡部 匡裕 , 小池 健太郎 , 坪井 伸夫 , 松阪 泰二 , 横尾 隆
  • Journal Title: 日本腎臓学会誌 Volume: 64(3) Pages: 251-251
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MondoAはRubiconを介して尿細管のオートファジー活性を制御し、腎保護的に働く (2022)
  • Author(s): 前田 志穂美 , 酒井 晋介 , 高畠 義嗣 , 高橋 篤史 , 難波 倫子 , 山本 毅士 , 松田 潤 , 南 聡 , 中村 隼 , 松井 翔 , 新村 文男 , 柳田 素子 , 松阪 泰二 , 猪阪 善隆
  • Journal Title: 日本腎臓学会誌 Volume: 64(3) Pages: 246-246
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 近位尿細管におけるp53とオートファジーはSASP(老化関連分泌表現型)を協調的に抑制し腎老化を抑制する (2022)
  • Author(s): 南 聡 , 山本 毅 , 高畠 義嗣 , 高橋 篤史 , 難波 倫子 , 松田 潤 , 酒井 晋介 , 中村 隼 , 前田 志穂美 , 松井 翔 , 新村 文男 , 松阪 泰二 , 猪阪 善隆
  • Journal Title: 日本腎臓学会誌 Volume: 64(3) Pages: 253-253
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 糖尿病性腎臓病におけるオートファジー不全と脂質代謝異常はフェロトーシス亢進を介して腎障害を悪化させる (2022)
  • Author(s): 松井 翔 , 山本 毅士 , 高畠 義嗣 , 高橋 篤史 , 難波 倫子 , 松田 潤 , 南 聡 , 酒井 晋介 , 余西 洋明 , 中村 隼 , 前田 志穂美 , 新村 文男 , 松阪 泰二 , 猪阪 善隆
  • Journal Title: 日本腎臓学会誌 Volume: 64(3) Pages: 239-239
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TFEBは尿中へのリン脂質排出促進により肥満関連尿細管症に対して保護的に働く (2022)
  • Author(s): 中村 隼 , 山本 毅士 , 高畠 義嗣 , 難波 倫子 , 南 聡 , 高橋 篤史 , 松田 潤 , 酒井 晋介 , 前田 志穂美 , 松井 翔 , 新村 文男 , 松阪 泰二 , 猪阪 善隆
  • Journal Title: 日本腎臓学会誌 Volume: 64(3) Pages: 245-245
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dicarbonyl-modified lipoproteins contribute to proteinuric kidney injury (2022)
  • Author(s): Zhong J, Yang HC, Shelton EL, Matsusaka T, Clark AJ, Yermalitsky V, Mashhadi Z, May-Zhang LS, Linton MF, Fogo AB, Kirabo A, Davies SS, Kon V.
  • Journal Title: JCI Insight. Volume: 7(21) Issue: 21
  • DOI: 10.1172/jci.insight.161878
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] C-type lectin-like receptor (CLEC)-2, the ligand of podoplanin, induces morphological changes in podocytes (2022)
  • Author(s): Tanaka Keiko、Tanaka Masafumi、Watanabe Nobuo、Ito Masatoshi、Pastan Ira、Koizumi Masahiro、Matsusaka Taiji
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 22356-22356
  • DOI: 10.1038/s41598-022-26456-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Glomerular filtrate affects the dynamics of podocyte detachment in a model of diffuse toxic podocytopathy (2021)
  • Author(s): Nobuyuki Saga , Kazuo Sakamoto, Taiji Matsusaka , Michio Nagata
  • Journal Title: Kidney Int . Volume: 99(5) Issue: 5 Pages: 1149-1161
  • DOI: 10.1016/j.kint.2020.12.034
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Indirect podocyte injury manifested in a partial podocytectomy mouse model (2021)
  • Author(s): Okabe Masahiro, Yamamoto Kazuyoshi, Miyazaki Yoichi, Motojima Masaru, Ohtsuka Masato, Pastan Ira, Yokoo Takashi, Matsusaka Taiji
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Renal Physiology Volume: 320 Issue: 5 Pages: F922-F933
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00602.2020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Podocyte Injury Marker EGR1 in Lupus Nephritis (2023)
  • Author(s): Masahiro Okabe, Kentaro Koike, Nobuo Tsuboi, Taiji Matsusaka, Takashi Yokoo.
  • Organizer: アメリカ腎臓学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Podocyte Injury Induces Rapid Collagen Degradation Within Mesangial Cells (2023)
  • Author(s): Taiji Matsusaka
  • Organizer: アメリカ腎臓学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dual Deletion of Guanylyl Cyclase-A and p38 Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) in Podocytes with Aldosterone Administration Causes Glomerular Intracapillary Thrombi (2023)
  • Author(s): Sayaka Sugioka, Hiroyuki Yamada, Akira Ishii, Yukiko Kato, Ryo Yamada, Keita P. Mori, Shoko Ohno, Takaya Handa, Akie Ikushima, Takuya Ishimura, Taiji Matsusaka, Motoko, Yanagita, Hideki Yokoi
  • Organizer: アメリカ腎臓学
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポドサイトにおけるp38MAPKの欠失はFSGSモデルにおける腎障害を増悪させる (2023)
  • Author(s): 岩木亮介，山田博之，杉岡清香，石井輝，松阪泰二，柳田素子，横井秀基
  • Organizer: 日本腎臓学会
• [Presentation] 微小変化型ネフローゼ症候群および巣状分節性糸球体硬化症におけるポドサイトEGR1発現 (2023)
  • Author(s): 岡部匡裕，小池健太郎，坪井伸夫，松阪泰二，横尾隆
  • Organizer: 日本腎臓学会
• [Presentation] ポドサイト特異的GC-A p38 MAPKダブルノックアウトマウスの腎病変におけるPAI-1阻害の役割 (2023)
  • Author(s): 杉岡清香，山田博之，加藤有希子，石井輝，森慶太，大崎啓介，徳留健，松阪泰二，柳田素子，横井秀基
  • Organizer: 日本腎臓学会
• [Presentation] Atypical Caspase 3-Dependent Death in Podocytes (2021)
  • Author(s): Kazuyoshi Yamamoto ,Masahiro Okabe ,Taiji Matsusaka ,Takashi Yokoo
  • Organizer: アメリカ腎臓学会2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dach1 Is Essential for Maintaining Normal Podocytes (2021)
  • Author(s): Keiko Tanaka,Taiji Matsusaka
  • Organizer: アメリカ腎臓学会2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Podocyte Damage in Chimeric Kidney Organoids (2021)
  • Author(s): Taiji Matsusaka, Tomohiro Udagawa ,Kenji Osafune ,Toshikazu Araoka
  • Organizer: アメリカ腎臓学会2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C-Type Lectin-Like Receptor (CLEC) 2, the Ligand of Podoplanin, Induced Dynamic Change of F-Actin Filaments in Podocytes (2021)
  • Author(s): Keiko Tanaka , Taiji Matsusaka
  • Organizer: アメリカ腎臓学会2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] EGR1 Is an Injury Marker in Podocytes (2021)
  • Author(s): Masahiro Okabe,Nobuo Tsuboi ,Taiji Matsusaka ,Takashi Yokoo
  • Organizer: アメリカ腎臓学会2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポドサイト障害マーカーとしてのEGR1発現の検証 (2021)
  • Author(s): 岡部匡裕,坪井伸夫,松阪泰二,横尾 隆
  • Organizer: 日本腎臓学会2021
  • Int'l Joint Research