2016 Fiscal Year Research-status Report
虚血および再灌流時の脳組織代謝変化のオミクスによる包括的解析
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15K10302
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
細田 弘吉 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (90403261)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠山 隆司 神戸大学, 医学部附属病院, 講師 (10379399)
甲村 英二 神戸大学, 医学研究科, 教授 (30225388)
篠原 正和 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (80437483)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 脳虚血 / 脳代謝 / オミクス / ペントースリン酸経路 / 熱ショックタンパク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラット中大脳動脈閉塞後（再灌流はなし）の脳虚血組織をガスクロマト質量分析装置（GC-MS）を用いて，網羅的に分析しメタボローム解析を行った．この結果を多変量解析により分析すると，主成分分析のscoreplotやHeatmapで虚血群と対照群(非虚血群) が綺麗に分離された．脳虚血特異的に変化する代謝経路を探索したところ，ペントースリン酸経路の亢進，ケトン体（hydroxybutyrate）の増加，GABAの増加などが示唆された．また，マイクロアレイ解析を行ったところ，脳虚血2時間後にToll様受容体シグナル経路とmitogen-activated protein kinase（MAPK）シグナル経路が有意に亢進していることが判明した．MAPKシグナル経路の中でも，heat shock protein 27 (HSP27)の発現増加が注目された．何故なら，HSP27はペントースリン酸経路の律速酵素であるglucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD) の活性を亢進するからである．G6PDはNADPHを産生して還元型グルタチオンの再生産を促進，抗酸化状態を維持するのに貢献する．RT-PCRやImmunoblotにより虚血時にG6PDのmRNA量やタンパク量は変化しないが，リン酸化HSP27 (pHSP27)は脳虚血後1時間で増加すること，G6PDの酵素活性は虚血2時間後に上昇すること，NADPH/NADP比も虚血2時間後に上昇することを確認した．さらに，虚血時のHSP27のリン酸化とそれに伴うG6PDの活性化はataxia telangiectasia mutated（ATM）kinaseの阻害薬（KU-55933）の脳室内注入により阻害されることを見出した．
以上より，再灌流を伴わない虚血早期においてATM kinaseが関与するHSP27リン酸化を介してのG6PD活性化がNADPHを増加させ、虚血早期の内因性抗酸化機構として働いている可能性が示唆された．これらの結果をまとめ，論文として報告した.
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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
上述のごとく,オミクス解析により,脳虚血の際に特異的に変化するいくつかの代謝経路を見出すことが出来た．さらに，ペントースリン酸経路にかんしては，律速酵素であるglucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD)がリン酸化されたHSP27により活性化されることを強く示唆する所見を得た．しかも，このHSP27のリン酸化はATM kinaseが関与していることまで解明できた．前年度より若干遅れていた再灌流実験にも力を入れて行った．その結果，再灌流の際にも上述のHSP27のリン酸化亢進，G6PDの活性増加，NADPH/NADP ratioの上昇などが起こることが判明した．これらの所見を確認し，さらに，ATM kinaseの佐賀医薬を投与するとどうなるかを確認しつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
虚血時にATM kinaseが亢進しHSP27のリン酸化を介してペンントースリン酸経路のG6PDの活性が上昇してNADPH/NADO ratioが上昇して内因性虚血保護機構として働くという仮説を検証するために，阻害薬(ATMの阻害薬 KU-55933)投与下における虚血再灌流時の脳梗塞のサイズの変化を検証する.また,HSP27を誘導するgeranylgeranylac etone,celastrol, FLZ,carbenoxoloneなどの薬剤の投与下での脳虚血再灌流時の代謝変化や梗塞サイズの変化，機能予後に対する影響を調べる．これにより，脳梗塞治療の新たなターゲットを基礎づける．
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| Causes of Carryover |
消耗品などの費用が当初の予定より若干安価であったために，僅かな金額ではあるが，残額が生じてしまった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の本来の予算と合わせて消耗品などに使用する予定である．
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