一酸化窒素合成酵素系(NOSs)の生物学的多様性の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K09519
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 筒井 正人 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70309962)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 一酸化窒素 / 亜硝酸塩 / 硝酸塩 / マウス / 代謝症候群 / 血管内皮機能不全 / 心血管死

Outline of Annual Research Achievements

平成２９年度に研究計画の一部がDiabetologia誌にacceptされた。以下のその概要を述べる。
【研究タイトル】食餌中の亜硝酸塩および硝酸塩の不足は代謝症候群、内皮機能不全、および心血管死を惹起する
【背景と目的】一酸化窒素（NO）はL-アルギニンからNO合成酵素（NOSs）を介して合成されるのみならず、その代謝産物である亜硝酸塩（NO2-, nitrite）および硝酸塩（NO3-, nitrate）からも合成される。硝酸塩はレタスやほうれん草などの緑葉野菜に多く含有されている。しかし、食事中の硝酸塩／亜硝酸塩（NOx）の不足が病気を引き起こすか否かは知られていない。本研究では、食餌性NOxの長期の不足が代謝症候群を引き起こすという仮説をマウスにおいて検証した。
【方法と結果】この目的のために、通常飼料とL-アルギニン、脂質、炭水化物、蛋白質、カロリー含有量が同一の低NOx飼料、およびNOxが未検出の飲用超純水からなる低NOx食を準備した。低NOx食の3ヶ月投与は、マウスに有意な内臓脂肪蓄積、高脂血症、耐糖能異常を引き起こし、低NOx食の18ヶ月投与は、有意な体重増加、高血圧、インスリン抵抗性、内皮機能不全を招き、低NOx食の22ヶ月投与は、急性心筋梗塞死を含めた有意な心血管死を誘発した。これらの異常はすべて硝酸ナトリウムの同時投与により抑制された。低NOx食を投与したマウスでは、内臓脂肪組織におけるアディポネクチンレベルの低下、内皮型NOS発現の低下、および腸内細菌叢の異常が認められた。
【結論】本研究では、食餌中の硝酸塩／亜硝酸塩が長期に不足するとマウスに代謝症候群、内皮機能不全、および心血管死が引き起こされることを見出し、外因性NO産生系の病因的役割を初めて明らかにした。この機序には、アディポネクチン低下、eNOS発現低下、並びに腸内細菌叢の異常が関与していることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当該研究の一部がDiabetologia誌（インパクトファクター6.2、論文採択率15%以下）にacceptされた。論文の印刷版はDiabetologia誌の６月号に掲載される予定だが、本論文の図が６月号の表紙に採用された。本研究は「医療NEWS」「日本の研究.com」「大学ジャーナル」「m3.com」を含む多くのWEBサイトで紹介され、「医療NEWS」では閲覧数が第１位になった。学会発表では招待講演を行った。以上より、本研究計画は一定程度の成果を上げていると判断されたので、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

研究開始時には、以下の３つの研究を実施することにしていたが、研究３は予定よりも早く論文化出来た。今後は残りの２つの研究を進めていく。
研究１. 2/3腎摘triple NOSs-/-マウスのAMIの性差におけるアンドロゲンの作用の解明
研究２. 脳梗塞におけるNOSsの傷害的役割の解明
研究３. 代謝症候群におけるNOSs非依存性NO産生系の病因的役割の解明

Causes of Carryover

当該研究がDiabetologia誌に論文掲載が受理されたことを上述したが、昨年度はreviewersから指摘された沢山の追加実験のために、当初の計画通りに研究を行うことが出来なかった。そのため次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度は上述の研究１および研究２を実施し、その研究に研究経費を充てる。

Research Products

• [Journal Article] Long-term dietary nitrite and nitrate deficiency causes metabolic syndrome, endothelial dysfunction, and cardiovascular death in mice (2017)
  • Author(s): 1.Kina-Tanada M, Sakanashi M, Tanimoto A, Kaname T, Matsuzaki T, Noguchi K, Uchida T, Nakasone J, Kozuka C, Ishida M, Kubota H, Taira Y, Totsuka Y, Kina S, Sunakawa H, Omura J, Satoh K, Shimokawa H, Yanagihara N, Maeda S, Ohya Y, Matsushita M, Masuzaki H, Arasaki A, Tsutsui M
  • Journal Title: Diabetologia Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s00125-017-4259-6
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crucial roles of nitric oxide synthases in β-adrenoceptor-mediated bladder relaxation in mice (2017)
  • Author(s): 3.Satake Y, Satoh K, Nogi M, Omura J, Godo S, Miyata S, Saito H, Tanaka S, Ikumi Y, Yamashita S, Kaiho Y, Tsutsui M, Arai Y, Shimokawa H
  • Journal Title: Am J Physiol-Renal Physiol Volume: 312 Pages: F33-F42
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00137.2016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Inhibitory effects of pine nodule extract and its component, SJ-2, on acetylcholine-induced catecholamine secretion and synthesis in bovine adrenal medullary cells (2017)
  • Author(s): 2.Li X, Horishita T, Toyohira Y, Shao H, Bai J, Bo H, Song X, Ishikane S, Yoshinaga Y, Satoh N, Tsutsui M, Yanagihara N
  • Journal Title: J Pharmacol Sci Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2017.03.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] PCP4/PEP19 promotes migration, invasion and adhesion in human breast cancer MCF-7 and T47D cells (2016)
  • Author(s): 4.Yoshimura T, Hamada T, Hijioka H, Souda M, Hatanaka K, Yoshioka T, Yamada S, Tsutsui M, Umekita Y, Nakamura N, Tanimoto A
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 7 Pages: 49065-49074
  • DOI: 10.18632/oncotarget.7529
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 食事中の硝酸塩／亜硝酸塩の不足は代謝症候群、血管不全、及び突然死を惹起する (2017)
  • Author(s): 筒井正人
  • Organizer: 先端医療実用化推進事業シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィックホテル沖縄 那覇市
  • Year and Date: 2017-03-10
  • Invited
• [Presentation] Long-Term Dietary Nitrite and Nitrate Deficiency Causes Metabolic Syndrome in Mice (2016)
  • Author(s): Tsutsui M, Kina-Tanada M, Sakanashi M, Ishida M, Uchida T, Kubota H, Matsuzaki T, Noguchi K, Nakasone J, Shimokawa H, Ohya Y, Arasaki A
  • Organizer: American Heart Association, Scientific Sessions 2016
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Lousiana, USA
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pathogenetic Role of the Exogenous NO Production System in Metabolic Syndrome (2016)
  • Author(s): Tsutsui M, Kina-Tanada M, Sakanashi M, Otsuji Y, Shimokawa H, Arasaki A
  • Organizer: The 9th Interbnational Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • Place of Presentation: Sendai International Center, Sendai, Japan
  • Year and Date: 2016-05-21
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 琉球大学大学院医学研究科薬理学ホームページ
  • URL: http://w3.u-ryukyu.ac.jp/pharmaco/Pharmacology/youkoso_yao_lihe.html