2019 Fiscal Year Research-status Report
代謝性疾患時における細胞外小胞分泌と血管機能障害発症メカニズムの解明
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18K06974
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| Research Institution | Hoshi University |
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Principal Investigator |
小林 恒雄 星薬科大学, 薬学部, 教授 (90339523)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 血管障害 / 細胞外小胞 / マイクロパーテイクル / 代謝性疾患 / 血管機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究を引き継ぎつつ、種々の代謝性疾患モデルと異常が認められる血液因子等にも着目し、疾患に起因した EVs 放出と血管機能障害と既存の治療薬の慢性投与等を行いつつ、より詳細な関係性を明らかにする。マウスから抽出したEVs を、CD42bにて標識し、摘出血管にて吸着実験を行ったところ、糖尿病EVsにおいて、より多くの血管への吸着が認められた。また、EVによって刺激した内皮細胞から放出される EV 中のタンパク質スクリーニングを行ったところ、更に、NOS が含有されていることが明らかとなった。このEV処置を行った内皮細胞は、NOS発現の低下、NO合成の低下が認められた。これらのことから、糖尿病 EVs は、内皮細胞に吸着しやすく、吸着した内皮細胞は NOS を含む EVs を放出し、内皮細胞内のNOSタンパク質の低下を誘発していることを示唆した。EV中には、ATP、 UTP等のヌクレオチドを含有していることが知られている。そこで、糖尿病時に増加するadvanced glycation end products(AGEs) とウリジンによるラット胸部大動脈および頸動脈の機能について検討を行った。その結果、糖尿病時に増加するAGEは、ウリジンによる血管収縮の増加を生じることが認められた。このことからEV中に含むヌクレオチド、AGEによる血管収縮増加の新しい機序を明らかにした。また、糖尿病性血管内皮機能の減弱に、GLP-1は、直接内皮細胞に作用することにより、Akt/eNOS経路を活性化し、血管障害を改善することが認められたため、糖尿病EVsによる内皮細胞内NOS活性の低下に有効である可能性を示唆した。以上のことから、AGE、ヌクレオチドのようなEV 誘発因子の阻害、GLP-1 アナログなどの内皮細胞内NOS活性の増加は、新たな糖尿病性血管内皮障害の改善アプローチに繋がる。
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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
令和1年度は平成30年度の研究を引き続き行い、更に種々の代謝性疾患モデルと異常が認められる血液因子等にも着目し、疾患に起因した EVs 放出と血管機能障害と既存の治療薬の慢性投与等を行いつつ、より詳細な関係性を明らかにすることを達成基準とする。研究実績概要に記載されているように、EVsの内皮細胞への接着の阻害、内皮細胞内や EVs 中の ERK1/2 活性の阻害や、IS、 AGE、ヌクレオチドのような EV 誘発因子の阻害、GLP-1 アナログなどの治療薬は、内皮細胞内の EVs中のNOS活性の増加を生じさせ、新たな糖尿病性血管内皮障害の改善アプローチに繋がることを明らかにし、今後の実験において大変有意義なデータである。以上の結果は、糖尿病時における血管障害において、新規メカニズム、新規治療薬のターゲットの選定が進み、更に、血管内皮機能と EVsの接着機序、相関関係から、血管障害の新規バイオマーカーの可能性についても進展し、早期診断にも応用できる可能性がある。この様な結果から、予算の関係により規模が縮小してはいるものの、研究の焦点の絞り込みも進み、研究はおおむね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
糖尿病時のEVの機序としては、血管内皮細胞への接着の増加、NOS活性の低下、内皮機能低下、ERK活性の増加が起因していることが明らかになったので、更に分子機構を明らかにしたい。 糖尿病モデル動物、及び高脂血症動物を用いて、EVs 種と血液因子、血管部位作用の関係性を因子解析し、in vitro、ex vivo 実験から、生体内 EVs 産生細胞、産生機序、EVs 種-血管シグナル伝達解析を統合し、疾患動物に投与する EVs 代謝疾患、血管機能障害治療薬を開発することを達成目標とする。昨年度の結果から、ERKが重要な役割をしていることが明らかになったので、人工的に作成したEVs やリポソームに、ERK サイレンシング遺伝子(miRNA インヒビター;RNA mimic 、pre-miRNA 発現プラスミド等)を導入し、それらを ob/ob 肥満マウス、高脂血症負荷マウス、db/db マウス糖尿病モデルに投与し、代謝機能、血管内皮細胞機能低下への改善効果を検討する予定である。本研究による生体内機能、膜構造の解析の実験データは、フローサイトメトリー等を用いた高い分離識別能力による血管障害バイオマーカーとしても研究を進展させる。本研究の EVs の構造解析の結果をもとに、様々な血管障害モデルとの比較検討を行い、血管障害の進行状態をも診断できるバイオマーカーとしても応用展開する予定である。
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