プロスタグランジン受容体シグナルによる生体調節の包括的探索

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Machineries of bioactive lipids in homeostasis and diseases
• Project/Area Number: 22116003
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 杉本 幸彦 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (80243038)
• Project Period (FY): 2010-06-23 – 2015-03-31
• Keywords: プロスタノイド / エイコサノイド / GPCR / シグナル伝達 / 発生 / 雌性生殖生理 / 発現プロファイル / 脂肪細胞

Research Abstract

１）ゼブラフィッシュを用いたPG受容体の生理機能解析：ゼブラフィッシュにおける機能的なプロスタグランジン(PG)受容体計12種類を同定した。今年度は、さらに各受容体の whole mount in situ hybridizationにより、発生期におけるCOXおよび各受容体の発現部位を同定した。またゼブラフィッシュ飼育系を導入し、発生プロセスに対する非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs; PG合成阻害剤)の効果、さらにPGの同時添加の効果を検討した結果、PGE2が(1)原腸陥入、(2)血管形成、(3)尾芽形成に関与する可能性を見出した。
２）PGによるマスト細胞機能制御の解析：アラキドン酸誘発性急性炎症モデルでは、PGE2-EP3シグナル系がマスト細胞の活性化を介して炎症を惹起することを見出した。一方、マスト細胞のIP受容体シグナルが、IL-33誘導性IL-6・IL-13産生を阻害し、これがエピジェネティック制御を介することを見出した。
３）マウス雌性生殖生理における収縮性PG受容体の役割：Ca2+動員型PG受容体 (FP/EP1/EP3)のトリプル欠損マウスを作成し、その卵巣切除による分娩を調べたところ、本マウスはFP欠損マウスに比して分娩が顕著に遅延し、胎児は全て死亡した。加えて、本変異マウスは着床時の胎児スペーシングおよび着床効率に異常を示したことから、収縮性PG受容体はこれらのプロセスに必須の役割を果たす可能性を見出した。
４）マウス脂肪細胞の機能におけるPG受容体の役割：脂肪細胞の分化・機能におけるEP4受容体の役割を検討した結果、EP4受容体欠損マウスが、脂肪分解の低下により脂肪組織の肥大を呈することを見出し、PGE2がEP4受容体を介して脂肪細胞におけるインスリン応答に拮抗し、脂肪分解を抑制する可能性を見出した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

班友・川原（山梨大）の協力・支援の下、TALEN法を用い、体系的なPG受容体ノックアウトzebrafishの作成を進めている。またアスピリン様薬物によるPG産生阻害、および受容体選択的薬物によるレスキュー実験を行い、ノックアウト個体の解析に向けた基礎検討が順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

脂肪細胞、子宮、造血組織などの各組織におけるPG機能解析を推進するため、質量分析センター（東大・有田あるいは都医学研・村上）を活用し、PG産生はもちろん、脂質メディエーターを網羅的に一斉定量解析し、全体の統合的理解を深める。

Research Products

• [Journal Article] Prostaglandin E2-EP3 signaling induces inflammatory swelling by mast cell activation. (2014)
  • Author(s): Morimoto, K., Shirata, N., Taketomi, Y., Tsuchiya, S., Segi-Nishida, E., Inazumi, T., Kabashima, K., Tanaka, S., Murakami, M., Narumiya, S., and Sugimoto, Y.
  • Journal Title: J. Immunol. Volume: 192 Pages: 1130-1137
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1300290
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prostaglandin E2 inhibits elastogenesis in the ductus arteriosus via EP4 signaling. (2014)
  • Author(s): Yokoyama, U., Minamisawa, S., Shioda, A. Jin, M.-H., Ishiwata, R., Masuda, M., Asou, T., Sugimoto, Y., Aoki, H., Nakamura, T., and Ishikawa, Y.
  • Journal Title: Circulation. Volume: 129 Pages: 487-496
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.004726
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] プロスタグランジンＥ２による炎症惹起の分子機構 (2014)
  • Author(s): 北條寬典、杉本幸彦
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 248 Pages: 977-983
• [Journal Article] Mast cell maturation is driven via a novel group III phospholipase A2-prostaglandin D2-DP1 receptor paracrine axis. (2013)
  • Author(s): Taketomi, Y., Ueno, N., Kojima, T., Sato, H., Murase, R., Yamamoto, K., Tanaka, S., Ikeda, K., Taguchi, R., Kabashima, K., Gelb, M. H., Arita, M., Yokomizo, T., Nakamura, M., Watanabe, K., Hirai, H., Nakamura, M., Okayama, Y., Ra, C., Urade, Y., Sugimoto, Y., Shimizu, T., Narumiya, S., Murakami, M. et al.
  • Journal Title: Nature Immunol. Volume: 14 Pages: 554-563
  • DOI: 10.1038/ni.2586
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular and pharmacological characterization of zebrafish ‘relaxant’ prostanoid receptors. (2013)
  • Author(s): Tsuge, K., Iwasaki, R., Morimoto, K., Inazumi, T., Kawahara, O., Kawahara, A., Tsuchiya, S., and Sugimoto, Y.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 436 Pages: 685-690
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.06.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular and pharmacological characterization of zebrafish 'contractile' and 'inhibitory' prostanoid receptors. (2013)
  • Author(s): Iwasaki, R., Tsuge, K., Morimoto, K., Inazumi, T., Kawahara, O., Kawahara, A., Tsuchiya, S., Sugimoto, Y.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 438 Pages: 353-358
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.07.075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Birth regulates the initiation of sensory map formation through serotonin signaling. (2013)
  • Author(s): Toda, T., Homma, D., Tokuoka, H., Hayakawa, I., Sugimoto, Y., Ichinose, H., and Kawasaki, H.
  • Journal Title: Dev. Cell Volume: 27 Pages: 32-46
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2013.09.002.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 抗原非依存性急性炎症におけるプロスタグランジンの役割 (2013)
  • Author(s): 杉本幸彦、森本和志、土屋創健
  • Journal Title: 血栓と循環 Volume: 21 Pages: 178-182
• [Presentation] 脂肪組織におけるプロスタグランジンの生理機能 (2014)
  • Author(s): 杉本幸彦
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 20140328-20140330
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランジンF受容体FPの可視化系の構築 (2013)
  • Author(s): 平井友貴、北條寛典、杉本聡子、野中夏姫、高宗暢暁、三隅将吾、土屋創健、杉本幸彦
  • Organizer: 第29回日本薬学会九州支部大会
  • Place of Presentation: 佐世保
  • Year and Date: 20131207-20131208
• [Presentation] Prostaglandins, Masct Cells, and Acute Inflammation. (2013)
  • Author(s): Sugimoto, Y., Morimoto, K., Tsuchiya, S., Taketomi, Y., Murakami, M., and Shuh Narumiya.
  • Organizer: 16th GEM-10th GERLI lipidomics meeting
  • Place of Presentation: Saint-Jean-Cap-Ferrat, France
  • Year and Date: 20131110-20131114
• [Presentation] プロスタグランジンEP4受容体による視索前野ニューロンの細胞骨格制御 (2013)
  • Author(s): 北條寛典、吉岡美樹、土屋裕義、土屋創健、川原浩一、三隅将吾、瀬木-西田恵里、杉本幸彦
  • Organizer: 第12回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2013
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20130914-20130915
• [Presentation] プロスタグランディンと雌性生殖生理 (2013)
  • Author(s): 杉本幸彦
  • Organizer: フォーラム2013：衛生薬学・環境トキシコロジー
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130913-20130914
  • Invited
• [Presentation] IL-33誘導性マスト細胞応答におけるプロスタサイクリン受容体IPの役割 (2013)
  • Author(s): 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 土屋創健, 成宮 周, 杉本幸彦
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] プロスタグランジンによる炎症惹起の分子機構 (2013)
  • Author(s): 杉本幸彦
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2013
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130829-20130830
  • Invited
• [Presentation] Prostaglandins, mast cells and acute inflammation. (2013)
  • Author(s): Yukihiko Sugimoto.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences, Lysophospholipid and other Related Mediators - From Bench to Clinic
  • Place of Presentation: Niseko, Japan
  • Year and Date: 20130804-20130809
• [Presentation] Regulation of embryo implantation and spacing by multiple prostanoid receptors. (2013)
  • Author(s): Tsuchiya, S., Ma, X.-Y., Inazumi, T., Sugimoto, T., Takeo, T., Nakagata, N., Narumiya, S., and Sugimoto, Y.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences, Lysophospholipid and other Related Mediators - From Bench to Clinic
  • Place of Presentation: Niseko, Japan
  • Year and Date: 20130804-20130809
• [Presentation] 魚類における性行動発現の嗅覚メカニズム：性フェロモン・プロスタグランジンF2aが活性化するゼブラフィッシュ嗅覚受容体および神経回路素子の同定 (2013)
  • Author(s): 矢吹陽一、小出哲也、宮坂信彦、脇阪紀子、増田美和、告恭史郎、杉本幸彦、渡邉和忠、吉原良浩
  • Organizer: Neuro2013 第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20130620-20130623
• [Presentation] 脂肪細胞におけるプロスタグランジンEP4受容体の機能解析 (2013)
  • Author(s): 稲住知明、土屋創健、成宮 周、杉本幸彦
  • Organizer: 第55回日本脂質生化学会
  • Place of Presentation: 松島
  • Year and Date: 20130606-20130607