2017 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehennsive analysis of cerebral metabolic changes during ischemia-reperfusion by omics
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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, 医学研究員 (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(系)研究科(研究院), 研究員 (80437483)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | cerebral ischemia / metabolomics / pentose phosphate / NADPH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラット中大脳動脈閉塞モデルを用いて、脳虚血再灌流時の脳組織をガスクロマトグラフ質量分析装置(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、scoreplotで対照群と虚血群と虚血再灌流群が時間依存的に綺麗に 分離された。この結果を用いて脳虚血再灌流時に特異的に変化する代謝経路をエンリッチメント解析で探索したところ、再灌流なしの虚血の際と同様に、ペントースリン酸経路の亢進が示唆された。さらに、イミュノブロットにより再灌流時間に依存したheat shock protein 27 (HSP27)のリン酸化亢進も確認された。ペントースリン酸経路の律速酵素であるGlucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD)の酵素活性の測定、NADPHの測定などにより、脳虚血再灌流→HSP27リン酸化亢進→G6PD活性亢進→NADPH/NADP+ ratio上昇という流れを確認した。さらに、Ataxia telangiectasia mutated(ATM) kinase(HSP27リン酸化酵素)の阻害薬(KU-55933)により、中大脳動脈閉塞による脳虚血再灌流時に、HSP27リン酸化とG6PD活性亢進が阻害されること、蛋白のカルボニル化（酸化ストレスの指標）が増大すること、脳梗塞の体積が有意に増大することが確認された。以上より、脳虚血再灌流時に、ATM kinaseによるHSP27リン酸化によってG6PDの活性が亢進し、さらにNADPHを増加させ還元型グルタチオンの再生産を促進して活性酸素種に対処するという内因性抗酸化システムの存在が示された。以上の結果をまとめた論文がNeuroscienceとBrain Researchにacceptされた。
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