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

2018 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, 准教授 (20349062)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒田 悟 昭和大学, 教養部, 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: 脊髄損傷 / 骨髄間葉系幹細胞 / ケモカイン / 軸索伸長 / 神経免疫学

Outline of Annual Research Achievements

我々は、これまでヒト骨髄間葉系幹細胞（hMSCs）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。そのうち，最も遺伝子発現が高いCCL2遺伝子は虚血刺激や炎症性サイトカインの増加と密接に関連していることを明らかにしている。当該年度は移植したhMSCsがレシピエントケモカインを修飾するか，そしてそれらのケモカインがどのように神経障害と関連するかを脊髄損傷マウスにより明らかにした。MPの遊走に関連するケモカインの遺伝子発現を脊髄損傷後に調べたところ，損傷直後に増加するタイプ（CCL2型）と損傷後数日たってから誘導が認められるタイプ（CCL5型）に分けられた。脊髄内へのhMSCsの移植はこれら両ケモカインの発現を有意に増加した。しかし，CCL22が増加しても炎症性の果粒球の増加は認められず，炎症性マーカーは減少した。一方，CCL5のレセプターは神経とマイクログリアに認められhMSCsの移植は軸索伸長に関わる遺伝子や，修復に関わるマイクログリアのマーカー遺伝子の増加を認めた。さらに，CCL5の脊髄内投与も同様の応答を示した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度の研究によりhMSCsの移植により，レシピエントのケモカインも増加することが明らかとなった。ケモカインは炎症の悪化と結び付けられるが，hMSCs移植後の炎症の増加は認められず特にCCL5は神経再生に寄与している可能性を示した。

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究によりhMSCsの移植部位におけるレシピエントとの細胞間相互作用の一端が明らかにできた。本年度はそれらをさらに検証するとともにホーミングするマクロファージが神経細胞死とどのように関与しているかを調べていく。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Texas A&M University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Texas A&M University
• [Int'l Joint Research] 天津中医薬大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 天津中医薬大学
• [Journal Article] マクロファージと骨髄間葉系幹細胞の中枢神経損傷抑制 (2019)
  • Author(s): 大滝 博和，矢倉 一道
  • Journal Title: 月刊細胞 Volume: 51 Pages: 33～36
• [Journal Article] Nesfatin-1 suppresses peripheral arterial remodeling without elevating blood pressure in mice (2019)
  • Author(s): Mori Yusaku、Shimizu Hiroyuki、Kushima Hideki、Saito Tomomi、Hiromura Munenori、Terasaki Michishige、Koshibu Masakazu、Ohtaki Hirokazu、Hirano Tsutomu
  • Journal Title: Endocrine Connections Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1530/EC-19-0120
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New function of PACAP on hematopoiesis through PACAP specific receptor (PAC1R) (2018)
  • Author(s): Ohtaki Hirokazu、Yagura Kazumichi、Xu Zhifang
  • Journal Title: Folia Pharmacologica Japonica Volume: 151 Pages: 244～248
  • DOI: 10.1254/fpj.151.244
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Left Posterior Orbitofrontal Cortex Is Associated With Odor-Induced Autobiographical Memory: An fMRI Study (2018)
  • Author(s): Watanabe Keiko、Masaoka Yuri、Kawamura Mitsuru、Yoshida Masaki、Koiwa Nobuyoshi、Yoshikawa Akira、Kubota Satomi、Ida Masahiro、Ono Kenjiro、Izumizaki Masahiko
  • Journal Title: Frontiers in Psychology Volume: 9 Pages: 687
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2018.00687
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 血管特異的アクアポリン1遺伝子導入マウスの熱中症に対する効果 (2019)
  • Author(s): 大滝博和，宮本和幸，荒田悟，若山吉弘，鈴木恵輔，渡邊潤，本田一穂，土肥謙二
  • Organizer: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会（新潟）
• [Presentation] PACAPによる神経幹細胞のラジアルグリアを介したアストロサイトへの分化誘導作用 (2019)
  • Author(s): 渡邊潤，大滝博和，本田一穂，荒田悟
  • Organizer: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会（新潟）
• [Presentation] Pin1 gene deficient mice impaired spatial cognitive function and showed a decrease of frontotemporal lobar. (2019)
  • Author(s): Hirokazu Ohtaki, Keisuke Kiriyama, Kenjiro Ono, Katsuhiko Takahashi, Takafumi Uchida, Kazuho Honda
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会合同大会（NEURO2019）(新潟)
• [Presentation] 安静時機能的磁気共鳴画像における呼吸、心拍の影響. (2018)
  • Author(s): 吉川輝, 政岡ゆり, 吉田正樹, 小岩信義, 久保田怜美, 眞鍋亮, 飯塚奈都子, 井田正博,泉﨑雅彦
  • Organizer: 第25回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会 (千葉)
• [Presentation] Default mode network and cognitive function: investigating into resting-state functional connectivity between hemisphere. (2018)
  • Author(s): Akira Yoshikawa, Masahiro Ida, Yuri Masaoka, Masaki Yoshida, Nobuyoshi Koiwa, Satomi Kubota, Ryo Manabe, Natsuko Iizuka, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: 第46 回日本磁気共鳴医学会大会 (金沢)
• [Presentation] Association between odor memory and prefrontal cortex: an fMRI study. (2018)
  • Author(s): Yuri Masaoka, Keiko Watanabe, Masahiro Ida, Masaki Yoshida, Nobuyoshi Koiwa, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Natsuko Iizuka, Mitsuru Kawamura, Kenjirou Ono, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: 第46 回日本磁気共鳴医学会大会 (金沢)
• [Presentation] Amygdala reduction could be an early indication for cognitive impairment in elderly subjects. (2018)
  • Author(s): Satomi Kubota, Yuri Masaoka, Masaki Yoshida, Ryuta Kinno, Akira Yoshikawa, Ryo Manabe, Natsuko Iizuka, Masahiro Ida, Kenjirou Ono, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: 第46 回日本磁気共鳴医学会大会 (金沢)
• [Presentation] Cognitive function and morphological brain changes in chronic obstructive pulmonary disease. (2018)
  • Author(s): Ryo Manabe, Yuri Masaoka, Kentaro Okuda, Masaki Yoshida, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Haruna Sato, Hitomi Ida, Masahiro Ida, Hironori Sagara, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: 第46 回日本磁気共鳴医学会大会 (金沢)
• [Presentation] Graph theoretical analysis of functional brain network for abnormal binocular function. (2018)
  • Author(s): Masaki Yoshida, Masahiro Ida, Yuri Masaoka, Nobuyuki Koiwa, Akira Yoshikawa.
  • Organizer: 第46 回日本磁気共鳴医学会大会 (金沢)
• [Presentation] Three-dimensional kinematic evaluation of motor deficit in a rat model of photochemically induced focal stroke. (2018)
  • Author(s): Akira Yoshikawa, Saho Morishita, Kazuya Hokamura, Kazuo Umemura, Masahiko Izumizaki, Tatsuro Kumada
  • Organizer: Neuroscience 2018 (San Diego, CA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Odor induced autobiographical memory associated with slow breathing and medial prefrontal activity: fMRI study. (2018)
  • Author(s): Yuri Masaoka, Keiko Watanabe, Mitsuru Kawamura, Masaki Yoshida, Nobuyoshi Koiwa, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Masahiro Ida, Kenjirou Ono, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: Neuroscience 2018 (San Diego, CA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 胸髄損傷不全麻痺患者の片脚立位保持及び歩行特性 (2018)
  • Author(s): 金承革，吉川輝，栗田泰成，河戸誠司.
  • Organizer: 第40回臨床歩行分析研究会定例会 (札幌)
• [Presentation] 次元神経筋骨格モデルを用いた痙性歩行の治療評価. (2018)
  • Author(s): 的場斗吾, 小野智貴, 長谷和徳, 吉田真, 金承革，吉川輝.
  • Organizer: 第39回バイオメカニズム学術講演会 (つくば)
• [Presentation] COPD患者における脳の構造性変化について. (2018)
  • Author(s): 眞鍋亮, 政岡ゆり, 奥田健太郎, 吉田正樹, 吉川輝, 久保田怜美, 井田瞳, 井田正博, 相良博典, 泉崎雅彦.
  • Organizer: 第28回日本呼吸ケア・リハビリテーション学会学術集会 (幕張)
• [Presentation] 地域在住の健康高齢者を対象とした嗅覚機能と認知機能の関係性 -安静時機能的磁気共鳴画像法を用いた機能的接続性解析- (2018)
  • Author(s): 吉川輝, 政岡ゆり, 吉田正樹, 小岩信義, 久保田怜美, 眞鍋亮, 飯塚奈都子, 井田正博,泉﨑雅彦.
  • Organizer: 第5回日本地域理学療法学会学術大会 (横浜)
• [Presentation] マウスにおける漸増運動負荷中の呼吸・代謝応答の加齢に伴う変化. (2018)
  • Author(s): 吉川輝, 金丸みつ子, 飯塚眞喜人, 大滝博和, 泉﨑雅彦.
  • Organizer: 第23回日本基礎理学療法学会学術大会 (京都)
• [Presentation] Relationship between Resting-State Functional Connectivity and cognitive function. (2018)
  • Author(s): Yoshikawa Akira, Masaoka Yuri, Yoshida Masaki, Koiwa Nobuyoshi, Kubota Satomi, Manabe Ryo, Natsuko Iizuka, Ida Masahiro, Izumizaki Masahiko.
  • Organizer: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (Kobe, Japan)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relation between Montreal Cognitive Assessment and amygdala-hippocampus volumes in the elderly. (2018)
  • Author(s): Satomi Kubota, Yuri Masaoka, Masaki Yoshida, Ryuta Kinno, Akira Yoshikawa, Ryo Manabe, Natsuko Iizuka, Masahiro Ida, Kenjiro Ono, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (Kobe, Japan)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of optogenetic inhibition of 5-HT neurons in the dorsal raphe nucleus on respiratory control. (2018)
  • Author(s): Mitsuko Kanamaru, Mana Tsukada, Akira Yoshikawa, Hiroshi Onimaru, Ayako Mochizuki, Masataka Sunagawa, Tomio Inoue, Masahiko Izumizaki.
  • Organizer: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (Kobe, Japan)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中枢神経障害時における移植骨髄由来間葉系幹細胞とグリア細胞の相互作用の解析 (2018)
  • Author(s): 大滝博和
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・学術集会(東京)
  • Invited
• [Presentation] 脊髄損傷後のケモカインの局在とヒト間葉系幹細胞を用いた組織修復への関与 (2018)
  • 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123回日本解剖学会総会・学術集会(東京)
• [Presentation] 脊髄損傷後に増加するCCL5の役割とヒト骨髄間葉系幹細胞(hMSCs)の関与 (2018)
  • Author(s): 大滝博和，矢倉一道，渡邉潤，圓谷智海，宮本和幸，佐藤敦，平泉裕，本田一穂
  • Organizer: 第83回日本インターフェロン・サイトカイン学会学術集会 （東京）
• [Presentation] Proliferation of bone marrow hematopoietic progenitor cells by PACAP via the sympathetic nerve innervation. (2018)
  • Author(s): Ohtaki H, Xu Z, Watanabe J, Yagura K, Hiraizumi Y, Dohi K, Honda K
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会（神戸）
• [Presentation] Increase of CCL5 after spinal cord injury might contributes to axonal regeneration. (2018)
  • Author(s): Hirokazu Ohtaki, Kazumichi Yagura, Tomomi Tsumuraya, Atsushi Sato, Jun Watanabe, Kazuyuki Miyamoto, Yutaka Hiraizumi, Kazuho Honda
  • Organizer: 第40回日本生物学的精神医学会・第61回日本神経化学会大会合同年会（神戸）
• [Presentation] マウス虚血脳における移植ヒト骨髄間葉系幹細胞（hMSCs）とマイクログリア・マクロファージの相互作用 (2018)
  • Author(s): 大滝博和, 矢倉一道, 渡邊潤, 宮本和幸, 土肥謙二, 本田一穂
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会(京都）
• [Presentation] Effects of human mesenchymal stem/stromal cells on chemokines and microglia/macrophages after spinal cord injury in mic (2018)
  • Author(s): Kazumichi Yagura， Hirokazu Ohtaki, Jun Watanabe, Tomomi Tsumuraya, Atsushi Sato, Kazuyuki Miyamoto, Yutaka Hiraizumi, Koji Kanzaki, Kazuho Honda
  • Organizer: 14th International Congress of Neuroimmunology2018 (ISNI 2018) (Brisbane, Australia)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of human mesenchymal stromal cells (hMSCs) on CCL5 expression and macrophage polarization after spinal cord injury (2018)
  • Author(s): OHTAKI Hirokazu, YAGURA Kazumichi, TSUMURAYA Tomomi, SATO Atsushi, WATANABE Jun, MIYAMOTO Kazuyuki, HIRAIZUMI Yutaka, HONDA Kazuho
  • Organizer: Neuroscience 2018 (San Diego, CA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中枢神経損傷に対する神経ペプチドPACAPの有用性とその機構 (2018)
  • Author(s): 大滝博和
  • Organizer: 第33回日本酸化ストレス学会関東支部会(東京)
  • Invited
• [Presentation] マウス頭部外傷モデルにおけるエダラボンのtherapeutic time windowについて (2018)
  • Author(s): 宮本和幸，大滝博和，鈴木恵輔，本田一穂，林宗貴，土肥謙二
  • Organizer: 第33回日本酸化ストレス学会関東支部会(東京)
• [Presentation] 急性期脳損傷とneuroinflammationの軽減化を目指した酸化ストレス制御を目的としたアプローチ (2018)
  • Author(s): 土肥謙二，鈴木恵輔，宮本和幸，大滝博和，本田一穂
  • Organizer: 第33回日本酸化ストレス学会関東支部会(東京)
• [Presentation] 簡易型環境エンリッチメント飼育マウスにおけるがん増殖抑制効果. (2018)
  • Author(s): 渡邊潤, 松橋秀人, 加賀美信幸, 荒田悟.
  • Organizer: 第65回日本実験動物学会総会 (富山)
• [Presentation] PACAP induces differentiation of neural progenitor cells into glial lineage via radial glia (2018)
  • Author(s): Jun Watanabe, Hirokazu Ohtaki, Satoru Arata, Seiji Shioda.
  • Organizer: International GPCR symposium (Kyoto, Japan)
  • Int'l Joint Research