2017 Fiscal Year Research-status Report
鉄代謝依存性新規プログラム細胞死(フェロトーシス)のCOPD病態での役割
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17K09673
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
皆川 俊介 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (70468685)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒屋 潤 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (90468679)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 慢性閉塞性肺疾患 / 細胞死 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
肺上皮細胞におけるプログラム細胞死(PCD)の亢進は、慢性閉塞性肺疾患(COPD)病態の進展上重要な病態である。近年、リン脂質酸化を伴う鉄依存性、カスパーゼ非依存性のPCDであるフェロトーシスの存在が報告された。またフェリチン特異的オートファジー（ferritinophagy）の亢進は、フェリチンから遊離鉄(Fe2+)への分解を介してフェロトーシスを誘導する。COPD患者では肺組織への鉄の過剰な蓄積が報告されるが、COPDを含めた呼吸器病態へのferritinophagy及びフェロトーシスの関与はこれまで検討されていない。本検討では、培養細胞および動物モデルを用いて、COPD病態へのフェロトーシスの関与と病態形成に与える影響を明らかにし、病態理解と新たな治療戦略の構築を目的とする。
本年度は、COPD患者肺組織における、脂質酸化および細胞内鉄沈着の検討を行い、気道上皮細胞での鉄の沈着および脂質酸化（LC-MS）の亢進が確認された。COPD患者肺組織を用いた検討では、気道上皮細胞での鉄の沈着および脂質酸化（LC-MS）の亢進が確認された。このことから、COPD病態と、肺上皮細胞の鉄沈着、脂質酸化が関与していることが示唆された。培養細胞の検討では、肺上皮細胞においてCSE刺激により気道上皮細胞での遊離鉄が亢進すること、また細胞内遊離鉄をキレート剤で減少させることにより、脂質酸化および細胞死が軽減されることが確認された。フェロトーシス阻害薬であるFerrostatin-1を用いても同様の効果が確認された。さらにsiRNAを用いたGPx4ノックダウンは細胞死、脂質酸化いずれも増悪したことから、HBECにおいてCSEにより誘導されるフェロトーシスの存在が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
COPD肺組織を用いた実験、および気道上皮細胞を用いたin vitroの実験いずれも、当初想定していた仮説通りに結果が出ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在GPx4遺伝子改変マウスの検討（GPx4へテロノックアウトマウス、GPx４ TGマウス）を用い、6ヶ月間喫煙暴露COPDモデルの検討を行っている。さらに電子顕微鏡による肺上皮細胞の細胞死の形態学的特徴について検討予定としている。カスパーゼ非依存性の細胞死であることを確認するため、cleaved caspase3活性についても検討中である。 また次に細胞内遊離鉄増加のメカニズムをフェリチノファジー関与の観点から検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
ノックアウトおよびトランスジェニックマウスを用いて動物実験を行う。また半年間要する喫煙暴露実験にも使用する。その他、質量分析、免疫染色、ウェスタンブロッティング、ELISA、電子顕微鏡による検討にも使用する。
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