蓄尿制御分子としての代謝型グルタミン酸受容体と酸感受性イオンチャネルの機能解析

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K11042
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 芳山 充晴 山梨大学, 総合研究部, 医学研究員 (20422694)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 下部尿路機能 / 求心路 / 膀胱 / 蓄尿障害 / 外尿道括約筋 / 興奮性グルタミン酸受容体 / 酸感受性イオンチャンネル / マウス

Outline of Annual Research Achievements

代謝型グルタミン酸受容体サブタイプ1（mGluR1）遺伝子欠損（KO）マウスを用いた下部尿路機能解析を行った。代謝ケージ内自発排尿行動分析において、mGluR1-KOマウスは、野生型（WT）マウスと比較し、一回排尿量が著しく多く、一日排尿回数が少なかった。両群間において、一日飲水量と一日排尿総量は同じであった。除脳無麻酔下シストメトリー法を用いた反射排尿評価において、mGluR1-KOマウスの一回排尿量、膀胱容量は著しく大きく、最大排尿収縮圧は高かった。一方、mGluR1-KOマウスの排尿効率は微小ではあるものの有意に低下していた。既存の研究結果と併せ以上の結果は、mGluR1が膀胱からの興奮性求心性信号伝達、及び、外尿道括約筋への興奮性入力の抑制性制御に関与することを示唆した。研究成果は、国内外の学会にて発表した。
上記実験に加え、膀胱知覚求心路におけるタキキニン受容体を介す信号伝達を検討する研究にも携わった。タキキニン受容体は膀胱、後根神経節、脊髄後角に発現し、膀胱求心性知覚信号伝達に関与している可能性が示唆されている。モルモットの下部尿路におけるタキキニン受容体の発現パターンはヒトのそれと類似している。主要なタキキニン受容体サブタイプであるNK1の選択的受容体拮抗薬であるnetupitantを用いる薬理学的解析実験を行った。正常膀胱活動と侵害刺激誘発性膀胱過活動の両者において、netupitantは膀胱容量を有意に増加した。この結果は、NK1受容体を介する興奮性膀胱求心性信号伝達が正常膀胱と病的膀胱の両者において重要な役割を担っていることを示す。一方、netupitantが膀胱収縮圧を変化させないことから、侵害刺激誘発性膀胱過活動に対して、排尿筋収縮を損ねることなく症状を改善する可能性が示唆された。この結果は、国際的英文誌に発表した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでの研究は齧歯動物を用いたin vivo実験が中心であり、長年に渡り蓄積された技術力と経験が生かされたため比較的順調に当該研究を進めることができたと考えている。

Strategy for Future Research Activity

膀胱蓄尿機能における信号伝達メカニズムの解明を目的に、膀胱求心路信号伝達における他の代謝型グルタミン酸受容体サブタイプの関与、及び、酸感受性イオンチャンネルの関与について、主として拮抗薬、もしくは作動薬を用いた薬理学的手法で研究を推し進める。

Causes of Carryover

研究計画の一部を変更して、当該年度中には現有機材で実験可能な研究を優先的に行った。しかし、次年度には新規に機材の購入が必須となる。
加えて、予定していた国外学会に一身上の都合で参加しなかったから。

Expenditure Plan for Carryover Budget

排尿機能を測定するにあたって必要な高額機材の新規購入費用に充てる予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Pittsburgh/Wake Forest University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Pittsburgh/Wake Forest University
• [Int'l Joint Research] UROsphere S.A.S.(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: UROsphere S.A.S.
• [Int'l Joint Research] Helsinn Healthcare S.A.(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: Helsinn Healthcare S.A.
• [Int'l Joint Research] Yonsei University(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: Yonsei University
• [Journal Article] Clock genes regulate the circadian expression of Piezo1, TRPV4, Connexin26, and VNUT in an ex vivo mouse bladder mucosa (2017)
  • Author(s): Ihara T, Mitsui T, Nakamura Y, Kira S, Nakagomi H, Sawada N, Hirayama Y, Shibata K, Shigetomi E, Shinozaki Y, Yoshiyama M, Andersson KE, Nakao A, Takeda M, Koizumi S
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0168234
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ketanserin and naftopidil enhance the potentiating effect of alpha-methyl-serotonin on the neurally-induced contraction of human isolated urinary bladder muscle strips (2017)
  • Author(s): Hattori T, Lluel P, Rouget C, Rekik M, Yoshiyama M
  • Journal Title: International Neurourology Journal Volume: 21 Pages: 20-28
  • DOI: 10.5213/inj.1732758.379
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The clock mutant mouse Is a novel experimental model for nocturia and nocturnal polyuria (2017)
  • Author(s): Ihara T, Mitsui T, Nakamura Y, Kira S, Miyamoto T, Nakagomi H, Sawada N, Hirayama Y, Shibata K, Shigetomi E, Shinozaki Y, Yoshiyama M, Andersson KE, Nakao A, Takeda M, Koizumi S
  • Journal Title: Neurourology and Urodynamics Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1002/nau.23062
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characterization of bladder and external urethral activity in mice with or without spinal cord injury - a comparison study with rats (2016)
  • Author(s): Kadekawa K, Yoshimura N, Majima T, Wada N, Shimizu T, Birder LA, Kanai AJ, de Groat WC, Sugaya K, Yoshiyama M
  • Journal Title: American Journal of Physiology Regulatory Integrative Comparative Physiology Volume: 310 Pages: R752-R758
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00450.2015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Urothelial ATP exocytosis: regulation of bladder compliance in the urine storage phase (2016)
  • Author(s): Nakagomi H, Yoshiyama M, Mochizuki T, Miyamoto T, Komatsu R, Imura Y, Morizawa Y, Hiasa M, Miyaji T, Kira S, Araki I, Fujishita K, Shibata K, Shigetomi E, Shinozaki Y, Ichikawa R, Uneyama H, Iwatsuki K, Nomura M, de Groat WC, Moriyama Y, Takeda M, Koizumi S
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: -
  • DOI: 10.1038/srep29761
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Netupitant, a potent and highly selective NK1 receptor antagonist, alleviates acetic acid-induced bladder overactivity in anesthetized guinea-pigs (2016)
  • Author(s): Palea S, Guilloteau V, Rekik M, Lovati E, Guerard M, Guardia MA, Lluel P, Pietra C, Yoshiyama M
  • Journal Title: Frontiers in Pharmacology Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.3389/fphar.2016.00234
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Circadian regulations of Piezo1, TRPV4, Connexin26 and VNUT by clock genes in the mouse bladder urothelium (2016)
  • Author(s): Ihara T, Nakamura Y, Mitsui T, Kira S, Nakagomi H, Sawada N, Shinozaki Y, Yoshiyama M, Nakao A, Takeda M, Koizumi S
  • Organizer: International Continence Society 46th Annual meeting
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-09-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The role of capsaicin-sensitive C-fiber afferent pathways in the control of micturition in normal mice and lower urinary tract dysfunction in mice with spinal cord injury (2016)
  • Author(s): Kadekawa K, Yoshiyama M, Wada N, Shimizu T, Majima T, Tyagi P, Kanai A, de Groat W, Sugaya K, Yoshimura N
  • Organizer: International Continence Society 46th Annual meeting
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-09-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of a novel underwear which supports the pelvic floor in pelvic organ prolapse patients (2016)
  • Author(s): Taniguchi T, Kobayashi Y, Kobayashi H, Mitsui T, Takaoka T, Yoshiyama M, Takeda M
  • Organizer: International Continence Society 46th Annual meeting
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preclinical Urodynamics - Optimisation of Techniques, Measurements and Interpretation (2016)
  • Author(s): Yoshiyama M
  • Organizer: International Continence Society 46th Annual meeting
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-09-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Clock genes regulate circadian rhythm of VNUT expression,Connexin26 expression and stretch-evoked ATP release in the cultured urothelial cells (2016)
  • Author(s): Ihara T, Kira S, Miyamoto T, Sawada N, Nakagomi H, Mitsui T, Kobayashi H, Yoshiyama M, Takeda M, Nakamura Y, Nakao A, Shigetomi E, Shinozaki Y, Koizumi S
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, California, U.S.A.
  • Year and Date: 2016-05-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Glycine transporter type 2 (GlyT2) inhibitor ameliorates autonomic dysreflexia during bladder hydrodistention and detrusor overactivity in IC/BPS rat model (2016)
  • Author(s): Kim SW, Moon SY, Son HS, Yoshiyama M, Kim JH
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, California, U.S.A.
  • Year and Date: 2016-05-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterization of tonic activity of external urethral sphincter during voiding underlying inefficient voiding after spinal cord injury in rats (2016)
  • Author(s): Kadekawa K, Yoshiyama M, Majima T, Tyagi P, Sugaya K, Yoshimura N
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, California, U.S.A.
  • Year and Date: 2016-05-06
  • Int'l Joint Research