神経ペプチドPACAPによる脳・脊髄損傷の新規予防・治療法の開発と臨床応用研究

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02684
• Research Institution: Hoshi University
• Principal Investigator: 塩田 清二 星薬科大学, 先端生命科学研究所, 教授 (80102375)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中町 智哉 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 助教 (30433840) ; 宮田 篤郎 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (60183969) ; 土肥 謙二 昭和大学, 医学部, 教授 (20301509) ; 竹ノ谷 文子 星薬科大学, 薬学部, 准教授 (30234412) ; 亀井 淳三 星薬科大学, 薬学部, 教授 (40161236)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: PACAP / 神経細胞死防御 / ヒト骨髄間葉系幹細胞 / 神経損傷の防御 / トランスレーショナルリサーチ

Outline of Annual Research Achievements

PACAP (Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide)は、神経細胞の保護および神経修復・再生の二つの作用を有する神経ペプチドである。
昨年からマーモセットを用いて脳虚血モデルを作成してPACAPによる人でのトランスレーショナルな研究を行うために実験を行う予定で研究を進めてきた。しかしながらマーモセットを使った動物実験については実験室の整備などが十分にできず、動物の繁殖もなかなか思うようにできない状況であった。そこでマウスを用いたPACAPの動物実験を並行して行い、PACAPの新しい神経細胞への機能の発見につとめた。まず、脳虚血マウスの側脳室内に超微量のPACAPをミニオスモルポンプにて投与し、海馬歯状回における神経再生・新生をしらべた。その結果、PACAPが同部位において神経幹細胞の増殖を促進し、神経細胞およびグリア細胞の分化を促進することが分かった。PACAP遺伝子欠損マウスではこのような現象はみられなかった。さらに脊髄損傷モデルマウスを用いてPACAPによる新規軸索伸長因子CRMP2の産生刺激作用を調べたところ、超微量のPACAP投与によりCRPMの遺伝子発現が有意に上昇し、さらに運動機能の回復が２週間後に起き、同時に軸索伸長も同様に生じていることがトレーサー実験で明らかになった。PACAPはCRMP2発現量を上昇させ、損傷後の軸索再生を誘導することにより運動機能の回復を促進すると示唆される。
今後は、人臨床への応用を行うためのトランスレーショナルな研究として、マーモセットを用いて中大脳動脈閉塞モデルを作出し、PACAPを静脈内持続投与する実験を行う。動物実験室もようやく整備ができてマーモセットでの動物実験が可能となっているので、虚血モデルをこの動物で確立し、人での臨床研究に向けた動物実験を行う予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マーモセットを用いて脳虚血モデルを作成してPACAPによる人でのトランスレーショナルな研究を行うために実験を行う予定で研究を進めてきた。しかしながらマーモセットを使った動物実験については実験室の整備などが十分にできず、動物の繁殖もなかなか思うようにできない状況であった。今後は動物実験室もようやく整備ができてマーモセットでの動物実験が可能となっているので、虚血モデルをこの動物で確立し、人での臨床研究に向けた動物実験を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

我々は、人でのトランスレーショナルな研究として、マーモセットを用いて中大脳動脈閉塞モデルを作出し、PACAPを静脈内持続投与する実験を行ってきた。現在までにPACAPが若干の血圧低下作用を示すこと、血糖値に作用するなどの現象をプレリミの動物実験で確認している。脳梗塞や運動機能の解析については現段階では個体数の問題、繁殖飼育の問題などがあり、まだ有意差は得られておらず、個体数の増加または実験条件の再検討が必要である。今後の方策としては、十分な動物実験の個体数の確保が必要であり、また実験方法として脳虚血の方法についても検討が必要と考え、虚血モデルをふくめて現在さらにチーム内で討議をして目的とする動物実験研究を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide promotes eccrine gland sweat secretion. (2017)
  • Author(s): Sasaki S, Watanabe J, Ohtaki H, Matsumoto M, Murai N, Nakamachi T, Hannibal J, Fahrenkrug J, Hashimoto H, Watanabe H, Sueki H, Honda K, Miyazaki A, Shioda S
  • Journal Title: Br J Dermatol. Volume: 176 Pages: 413-422
  • DOI: 10.1111/bjd.14885
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of the autonomic nervous system in the tumor- micro-environment and its therapeutic potential. (2016)
  • Author(s): XU Z, SHIODA S, JINUSHI M, KAWAKAMI Y, OHTAKI H, WANG S, ZHAO X, LIU Y, ZHOU D, GUO Y.
  • Journal Title: Curr Pharm Des. Volume: 23 Pages: 1687 - 1692
  • DOI: 10.2174/1381612822666161025152942
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bihavioral and omics analyses study on potential involvement of dipeptide balenine through supplementation in diet of senescence-accelerated mouse prone 8. (2016)
  • Author(s): WADA N, YAMANAKA S, SHIOBATO J, RAKWAL R, HIRAKO S, IIZUKA Y, KIM H, MATSUMOTO A, KIMURA A, TAKENOYA F, YASUNAGA G, SHIODA S
  • Journal Title: Genom Data Volume: 10 Pages: 38-50
  • DOI: 10.1016/j.gdata.2016.09.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PACAP suppresses dry eye signs by stimulating tear secretion. (2016)
  • Author(s): NAKAMACHI T, OHTAKI H, SEKI T, YOFU S, KAGAMI N, HASHIOMOTO H, SHINTANI N, BABA A, MARK L, LANEKOFF I, KISS P, FARKAS J, REGLODI D, SHIODA S
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 7 Pages: 12034
  • DOI: 10.1038/ncomms12034
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide enhances saliva secretion via direct binding to PACAP receptors of major salivary glands in mice. (2016)
  • Author(s): MATOBA Y, NONAKA N, TAKAGI Y, IMAMURA E, NARUKAWA M, NAKAMACHI T, SHIODA S, BANKS WA, NAKAMURA M
  • Journal Title: Anat Rec (Hoboken) Volume: 299 Pages: 1293-1299
  • DOI: 10.1002/ar.23388
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Unlabeling the rat blood genome-wide transcriptome after oral administration of lavender oil by a two-color dye-swap DNA microarray approach. (2016)
  • Author(s): HORI M, KUBO H, SHIBATO J, SAITO T, OGAWA T, WAKAMORI M, MASUO Y, SHIODA S, RAKWAL R
  • Journal Title: Genom Data Volume: 8 Pages: 139-145
  • DOI: 10.1016/j.gdata.2016.05.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anti-obesity effect of intranasal administration of galanin-like peptide (GALP) in obese mice. (2016)
  • Author(s): KAGEYAMA H, SHIBA K, HIRAKO S, WADA N, YAMANAKA S, NOGI Y, TAKENOYA F, NONAKA N, HIRAKO S, INOUE S, SHIODA S
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Pages: 28200
  • DOI: 10.1038/srep28200
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fish and fenofibrate inhibit pancreatic islet hypertrophy and improve glucose and lipid dysfunctions with different ways in diabetic KK mice. (2016)
  • Author(s): NAKASATOMI M, KIM H, ARAI T, HIRAKO S, SHIODA S, IIZUKA Y, SAKURAI K, MATSUMOTO A.
  • Journal Title: Obes Res Clin Pract. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.orcp.2016.03.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Narcolepsy-like sleep disturbance in orexin kcnokout mice are normalized by the 5-HT1A receptor agonist 8-OH-DPAT. (2016)
  • Author(s): MORI T, UZAWA N, IWASE Y, MASUKAWA D, RAHMADI M, HIRAYAMA S, HOKAZONO M, HIGASHIYAMA K, SHIODA S, SUZUKI T
  • Journal Title: Psychopharmacology (Berl). Volume: 233 Pages: 2343-2353
  • DOI: 10.1007/s00213-016-4282-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) contiributes to the proliferation of hematopoietic progenitor cells in murine bone marrow via PACAP-specific receptor. (2016)
  • Author(s): XU Z, OHTAKI H, WATANABE J, MIYAMOTO K, MURAI N, SASAKI S, MATSUMOTO M, HASHIMOTO H, HIRAIZUMI Y, NUMAZAWA S, SHIODA S
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Pages: 22373
  • DOI: 10.1038/srep22373
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is involve in adult mouse hippocampal neurogenesis after stroke. (2016)
  • Author(s): MATSUMOTO M, NAKAMACHI T, WATANABE J, SUGIYAMA K, OHTAKI H, MURAI N, SASAKI S, XU Z, HASHIMOTO H, SEKI T, MIYAZAKI A, SHIODA S
  • Journal Title: J Mol Neurosci. Volume: 59 Pages: 270-279
  • DOI: 10.1007/s12031-016-0731-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autonomic nervous system-mediated effects of galanin-like peptide on lipid metabolism in liver and adipose tissue. (2016)
  • Author(s): HIRAKO S, WADA N, KAGEYAMA H, TAKENOYA F, IZUMIDA Y, KIM H, IIZUKA Y, MATSUMOTO A, OKABE M, KIMURA A, SUZUKI M, YAMANAKA S, SHIODA S
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Pages: 21481
  • DOI: 10.1038/srep21481
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Opioid systems in the lateral hypothalamus regulate feeding behavior through orexin and GABA neurons. (2016)
  • Author(s): ARDIANTO C, YONEMOCHI N, YAMAMOTO S, YANG L, TAKENOYA F, SHIODA S, NAGASE H, IKEDA H, KAMEI J
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 320 Pages: 183-193
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2016.02.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hepatic lipid accumulation is ameliorated in obese KK miceby dietary sei whale oil. (2016)
  • Author(s): HIRAKO S, SUZUKI M, KIM H, IIZUKA Y, MATSUMOTO A, WADA N, OKABE M, TAKENOYA F, YASUNAGA G, YAMANAKA S, MIYAZAKI A, SHIODA S
  • Journal Title: Fish Sci. Volume: 82 Pages: 509-517
  • DOI: 10.1007/s12562-016-0971-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pleiotropic and retinoprotective functions of PACAP. (2016)
  • Author(s): SHIODA S, TAKENOYA F, WADA N, HIRABAYASHI T, SEKI T, NAKAMACHI T
  • Journal Title: Anat Sci Int. Volume: 91 Pages: 313-324
  • DOI: 10.1007/s12565-016-0351-0
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Autonomic nervous system-mediated effects of GALP on energy metabolism. (2016)
  • Author(s): HIRAKO S, WADA N, KAGEYAMA H, TAKENOYA F, INOUE S, SHIODA S
  • Journal Title: Nihon Yakurigaku Zasshi Volume: 148 Pages: 23-27
  • DOI: 10.1254/fpj.148.23
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Neuroprotective effect of PACAP on spinal cord injury through CRMP-2 protein (2016)
  • Author(s): Shioda S
  • Organizer: REGPEP2016
  • Place of Presentation: Rouen, France
  • Year and Date: 2016-07-13 – 2016-07-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Neuroprotective and neurogenic effect of PACAP after stroke (2016)
  • Author(s): Nakamachi T, Shioda S
  • Organizer: Satellite Symposium of REGPEP20162016
  • Place of Presentation: Rouen, France
  • Year and Date: 2016-07-12 – 2016-07-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 神経ペプチドPACAPの多彩な生理作用 (2016)
  • Author(s): 塩田清二
  • Organizer: 第13回GPCR研究会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館（東京）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-13
  • Invited
• [Presentation] エクリン汗腺におけるPACAPの汗分泌促進作用 (2016)
  • Author(s): 渡邊 潤、佐々木 駿、中町智哉、大滝博和、荒田 悟、本田一穂、塩田清二
  • Organizer: 第13回GPCR研究会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館（東京）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-13
• [Presentation] PACAPはアクアポリン5を介して涙液分泌を促進する (2016)
  • Author(s): 中町 智哉、大滝博和、関 保、渡邊 潤、塩田 清二
  • Organizer: 第13回GPCR研究会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館（東京）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-13
• [Book] Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide- Current Topics in Neurotoxicity 11 (2016)
  • Author(s): WATANABE J, SEKI T, SHIODA S
  • Total Pages: 840
  • Publisher: Springer
• [Book] Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide- Current Topics in Neurotoxicity 11 (2016)
  • Author(s): OHTAKI H, SHIODA S
  • Total Pages: 840
  • Publisher: Springer
• [Patent(Industrial Property Rights)] バラ科サクラ属に属する植物の葉の抽出液を含有する抗腫瘍製剤 (2016)
  • Inventor(s): 塩田清二
  • Industrial Property Rights Holder: 塩田清二
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2016-130722
  • Filing Date: 2016-06-30
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生物由来液獲得方法 (2016)
  • Inventor(s): 塩田清二
  • Industrial Property Rights Holder: 塩田清二
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2016-130711
  • Filing Date: 2016-06-30