虚血脳損傷保護に係わるヒト骨髄間葉系幹細胞由来因子の同定とグリア調節機構

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05443
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 大滝 博和 昭和大学, 医学部, 講師 (20349062)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒田 悟 昭和大学, 遺伝子組換え実験室, 准教授 (20159502) ; 渡邊 潤 昭和大学, 遺伝子組換え実験室, 助教 (50649069) ; 吉川 輝 昭和大学, 医学部, 助教 (90737355)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 脳虚血 / 骨髄間葉系幹細胞 / マイクログリア / 細胞間相互作用 / ケモカイン

Outline of Annual Research Achievements

我々は、これまでヒト骨髄間葉系幹細胞（MSCs）がマイクログリアおよびマクロファージ(MG/MP)の活性化を修飾し脳虚血などの神経損傷を抑制することを示唆してきた。当該研究は脳虚血モデル中心に用い、①脳内に移植したMSCs がどのような応答をするのか②その応答はMG/MP の活性を修飾するか③活性化されたMG/MP は神経細胞死の抑制に関与するのか④MSCs-MG/MP パスウェイが神経機能の再生に関与するかを明らかにするために行う。
我々は培養hMSCsに前脳虚血を施したマウスの海馬ホモジネートと偽手術群のマウスの海馬ホモジネートを暴露した際に2倍以上に増加する98 個の候補遺伝子を遺伝子網羅的解析ですでに見出している。Gene ontology解析で特に注目されたhMSCsより発現するケモカイン・サイトカインがどのような機構により増加するかを調べた。ccl2遺伝子は虚血した脳の海馬（虚血性神経細胞死を起こす領域）の暴露により増加するが同動物の大脳皮質（虚血となるがあまり神経細胞死を起こさない領域）や小脳（虚血状態にならない領域）のホモジネートでは増加しなかった。そこで、神経細胞死に関わる炎症性サイトカインのIL-1βやTNFαを培養hMSCsに暴露したところ培地中のCCL2および細胞の遺伝子発現が増加した。Ex vivoにおけるhMSCsからのccl2の産生をIL-1α/βまたはTNFαの遺伝子欠損マウスで行ったところ、野生型マウスのホモジネートに認められたCCL2の増加は抑制された。この結果、hMSCsは脳虚血性神経細胞死に関わるシグナルにより応答し、CCL2の産生を増加することが明らかとなった。
今後、hMSCsが産生するCCL2やほかの因子がMG/MPの活性化もしくは活性化型に影響を与えるか神経細胞死を修飾できるか調べていく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は主に脳内に移植されたhMSCsがどのような刺激により様々な因子を産生するのか明らかにした。次にhMSCsから産生された因子が脳内でどのような影響を与えるのか明らかにしていく。

Strategy for Future Research Activity

本年度の解析により、hMSCsは脳虚血性神経細胞死に関わるシグナルにより応答し、CCL2の産生を増加することが明らかとなった。
今後、hMSCsが産生するCCL2やほかの因子がMG/MPの活性化もしくは活性化型に影響を与えるか神経細胞死を修飾できるか調べていく。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Texas A&M大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Texas A&M大学
• [Journal Article] Distinct Afatinib Resistance Mechanisms Identified in Lung Adenocarcinoma Harboring an EGFR Mutation. (2017)
  • Author(s): Yamaoka T, Ohmori T, Ohba M, Arata S, Murata Y, Kusumoto S, Ando K, Ishida H, Ohnishi T, Sasaki Y.
  • Journal Title: Mol Cancer Res. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-16-0482.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Coupling of dyspnea perception and occurrence of tachypnea during exercise. (2017)
  • Author(s): Tsukada S, Masaoka Y, Yoshikawa A, Okamoto K, Homma I, Izumizaki M.
  • Journal Title: J Physiol Sci. Volume: 67 Pages: 173-180
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0452-5.
  • Peer Reviewed
• [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 / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Role of the autonomic nervous system in the tumor micro-environment and its therapeutic potential.(総説) (2017)
  • 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: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is involved 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 / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) contributes 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] Therapeutic effects and mechanism of conditioned media from human mesenchymal stem cells on anti-GBM glomerulonephritis in WKY rats. (2016)
  • Author(s): Iseri K, Iyoda M, Ohtaki H, Matsumoto K, Wada Y, Suzuki T, Yamamoto Y, Saito T, Hihara K, Tachibana S, Honda K, Shibata T.
  • Journal Title: Am J Physiol Renal Physiol Volume: 310 Pages: F1182-F1191
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00165.2016.
  • 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, Hashimoto H, Shintani N, Baba A, Mark L, Lanekoff I, Kiss P, Farkas J, Reglodi D, Shioda SPACAP suppresses dry eye signs by stimulating tear secretion.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 7 Pages: 12034
  • DOI: 10.1038/ncomms12034.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] マクロファージ調節を介したヒト骨髄間葉系幹細胞による炎症抑制作用（総説） (2016)
  • Author(s): 大滝博和
  • Journal Title: Bio Clinica Volume: 31 Pages: 63-68
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Oral rehydration solution (OS-1) improves thermoregulation in a mouse heatstroke model. (2016)
  • Author(s): Miyamoto K, Ohtaki H, Takayasu H, Maeda A, Sasaki J, Honda K, Hayashi M, Dohi K.
  • Journal Title: Crit Care Med Volume: 44(12 Suppl 1) Pages: 402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 神経発生学的な視点から再生医療のリハビリテーションについて考える : 神経の電気的な活動を摂動するニューロリハへの可能性． (2016)
  • Author(s): 熊田竜郎，吉川輝.
  • Journal Title: 常葉大学保健医療学部紀要 Volume: 7 Pages: 17-27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Continuous intake of the Chaga mushroom (Inonotus obliquus) aqueous extract suppresses cancer progression and maintains body temperature in mice. (2016)
  • Author(s): Arata S, Watanabe J, Maeda M, Yamamoto M, Matsuhashi H, Mochizuki M, Kagami N, Honda K, Inagaki M.
  • Journal Title: Heliyon Volume: 2 Pages: e00111
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2016.e00111.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 腎内血管内皮の多様性の検討：低真空SEMによる腎生検パラフィン切片の三次元的解析． (2017)
  • Author(s): 本田一穂，南雲佑，種田積子，舟橋久幸，大滝博和，澤智華，渡邊潤，瀧本雅文，小田秀明，新田孝作，大塚成人
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] 骨髄間葉系幹細胞（MSCs）は頭部外傷モデルマウスの血液脳関門破綻を抑制する． (2017)
  • Author(s): 渡邊 潤，大滝 博和，矢倉 一道，本田 一穂，荒田 悟．
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] 脊髄損傷マウスにおける慢性的なケモカインとその受容体の発現の変動． (2017)
  • Author(s): 矢倉一道，大滝博和，圓谷智海，佐藤 敦，渡邊 潤，宮本和幸，平泉 裕，本田一穂
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] MRIによるPin1遺伝子欠損マウスの脳の容量の解析． (2017)
  • Author(s): 大滝博和，渡邊 潤，矢倉一道，宮本和幸，土肥謙二，内田隆史，本田一穂．
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] PACAP KOマウスにおける加齢に伴う脳内酸化傷害の増加と記憶学習行動の異常． (2017)
  • Author(s): 中町智哉，大滝博和，渡邊潤，松田恒平，塩田清二
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Altered functional connectivity of resting state fMRI by eliminating of physiological fluctuation. (2017)
  • Author(s): Yoshikawa A, Yoshida M, Masaoka Y, Koiwa N, Watanabe K, Ida M, Izumizaki M.
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（浜松)
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Effect of different exercises on neurogenesis and motor recovery in rats with motor cortex infarction. (2017)
  • Author(s): Morishita S, Hokamura K, Yoshikawa A, Agata N, Umemura K, Tsutsui Y, Kumada T.
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（浜松)
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Activating dorsal raphe nucleus serotonin neurons affects control of vigilance state switch. (2017)
  • Author(s): Moriya R, Kanamaru M, Okuma N, Yoshikawa A, Tanaka FK, Hokari S, Oshima Y, Onimaru H, Izumizaki M.
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（浜松)
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Relationship between anxiety behavior and respiration control as determined using optogenetics. (2017)
  • Author(s): Okuma N, Kanamaru M, Moriya R, Tanaka FK, Arata S, Watanabe J, Endou T, Yoshikawa A, Iizuka M, Izumizaki M.
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（浜松)
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] PACAP increases hematopoietic stem/progenitor cellar proliferation in murine bone marrow via nerve innervation. (2017)
  • Author(s): Ohtaki H.
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホールおよび長崎新聞文化ホール（長崎）
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-17
  • Invited
• [Presentation] マウス熱中症モデルにおける経口補水液(OS-1)の効果について. (2017)
  • Author(s): 宮本和幸, 大滝博和, 髙安弘美, 前田敦雄, 佐々木純, 本田一穂, 土肥謙二, 林宗貴.
  • Organizer: 第44回日本集中治療医学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 札幌市教育文化会館 (札幌)
  • Year and Date: 2017-03-09 – 2017-03-11
• [Presentation] Oral rehydration solution (Os-1) improves thermoregulation in a mouse heatstroke model. (2017)
  • Author(s): Miyamoto K, Ohtaki H, Takayasu H, Maeda A, Sasaki J, Honda K, Hayashi M, Dohi K.
  • Organizer: 46th Critical Care Congress
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, HI)
  • Year and Date: 2017-01-21 – 2017-01-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Responses of human mesenchymal stem/stromal cells on brain ischemia. (2016)
  • Author(s): Ohtaki H, Taniguchi S, Tanaka Y, Watanabe J, Miyamoto K, Yoshikawa A, Dohi K, Honda K.
  • Organizer: SFN2016
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center (San Diego, CA)
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Behavioral, Neuroanatomical, and DNA microarray Study after Neonatal and Adult Unilateral Brain Hemisuction Mice. (2016)
  • Author(s): Yoshikawa A, Nakamachi T, Ohtaki H, Izumizaki M.
  • Organizer: SFN2016
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center (San Diego, CA)
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Respiratory synchronizes activation of olfactory processing in the limbic system. (2016)
  • Author(s): Masaoka Y, Yoshida M, Koiwa N, Watanabe K, Yoshikawa A, Ida M, Homma I, Izumizaki M.
  • Organizer: SFN2016
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center (San Diego, CA)
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経筋骨格モデルを用いた筋の力学特性と歩容の関係性の分析. (2016)
  • Author(s): 的場斗吾，長谷和徳，林祐一郎，金承革，吉川輝.
  • Organizer: 第37回バイオメカニズム学術講演会.
  • Place of Presentation: 富山大学（射水，富山）
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [Presentation] Communication between microglia and hMSCs on CNS disease. (2016)
  • Author(s): Ohtaki H.
  • Organizer: Texas A &M Invited Seminar
  • Place of Presentation: Texas A & M Univ. IRM (Collage Station, TX)
  • Year and Date: 2016-11-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 運動皮質梗塞ラットの運動機能回復と神経新生を促がす運動負荷法の検討. (2016)
  • Author(s): 森下紗帆，外村和也，縣信秀，吉川輝，梅村和夫，筒井祥博，熊田竜郎.
  • Organizer: 第135回日本薬理学会関東部会.
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松 (浜松)
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Presentation] 脳虚血マウスにおける移植ヒト骨髄間葉系幹・前駆細胞（hMSCs）の応答. (2016)
  • Author(s): 大滝博和，渡邊潤，宮本和幸，平泉裕，本田一穂.
  • Organizer: 第８９回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス（仙台）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] Transiently altered brain connectivity after cataract surgery -resting fMRI study-. (2016)
  • Author(s): Yoshida M, Ida M, Masaoka Y, Koiwa N, Yoshikawa A, Watanabe K.
  • Organizer: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティー (大宮)
  • Year and Date: 2016-09-09 – 2016-09-11
• [Presentation] Odor induced autographical memory associated with activity in the posterior parts of the brain as well as limbic olfactory areas. (2016)
  • Author(s): Watanabe K, Masaoka Y, Yoshida M, Koiwa N, Yoshikawa A, Ida M, Kawamura M, Ono K, Izumizaki M.
  • Organizer: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティー (大宮)
  • Year and Date: 2016-09-09 – 2016-09-11
• [Presentation] Respiratory-related neural activities in medulla and limbic system during resting and olfactory states -fMRI study-. (2016)
  • Author(s): Masaoka Y, Ida M, Yoshida M, Koiwa N, Watanabe K, Yoshikawa A, Homma I, Izumizaki M.
  • Organizer: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティー (大宮)
  • Year and Date: 2016-09-09 – 2016-09-11
• [Presentation] Optogenetic silencing of selected serotonin neurons in the control of CO2-induced arousal. (2016)
  • Author(s): Moriya R, Kanamaru M, Ookuma N, Yoshikawa A, Tanaka FK, Hokari S, Ohshima Y, Izumizaki M.
  • Organizer: 26th International Congress of the European Respiratory Society
  • Place of Presentation: ExCeL Conference Centre (London UK)
  • Year and Date: 2016-09-03 – 2016-09-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Suppression of Spinal Cord Injury by Human Mesenchymal Stem/Stromal Cells (hMSCs) via Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP) in Mice. (2016)
  • Author(s): Ohtaki H, Tsumuraya T, Sato A, Miyamoto K, Yoshikawa A, Watanabe J, Hiraizumi Y, Dohi K, Hashimoto H, Honda K.
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: PACIFICO Yokohama (Yokohama,Japan)
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Activities of the medulla and the limbic system synchronized with respiration during olfactory stimuli－fMRI study－. (2016)
  • Author(s): Masaoka Y, Yoshida M, Koiwa N, Watanabe K, Yoshikawa A, Ida M, Homma I, Izumizaki M.
  • Organizer: 17th International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT2016)
  • Place of Presentation: PACIFICO Yokohama (Yokohama,Japan)
  • Year and Date: 2016-06-05 – 2016-06-09
  • Int'l Joint Research
• [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: 未来科学館（東京）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [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: 未来科学館（東京）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [Book] Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide - PACAP, (Eds. Reglodi D and Tamas A) (2016)
  • Author(s): Ohtaki H and Shioda S.
  • Total Pages: 840 (pp671-690)
  • Publisher: Springer International Publishing