2020 Fiscal Year Annual Research Report

Study on the mechanism of multistage injury progression in hepatic ischemia / reperfusion injury

Research Project

Project/Area Number	19H03736
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	森田直樹国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 総括研究主幹 (60371085)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	尾崎倫孝北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (80256510) 芳賀早苗北海道大学, 保健科学研究院, 特任講師 (60706505) 小澤岳昌東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	肝虚血・再灌流傷害 / プログラム細胞死 / 傷害抑制
Outline of Annual Research Achievements	ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ（PARP）は、核DNAに生じた一本鎖切断端を認識してDNA修復関連タンパク質にポリ（ADP-リボース）［PAR］を結合する酵素である。通常、PAR化はDNA修復反応を活性化するが、過度のPARPの活性化は、ミトコンドリアに局在するアポトーシス誘導因子（AIF）の切断を誘導し、切断されたAIFが核に移行し、核DNAの断片化を引き起こし細胞死を誘導することが知られている（パータナトス）。このPARPの活性化は、これまで様々なプログラム細胞死（アポトーシス、ネクロプトーシス等）との関係が報告されているが、その病態的な意義はまだよくわかっていない。本研究は、臓器の虚血再灌流傷害抑制の観点から、PARPと各種細胞死や炎症との関係について明らかにすることを目的とした。マウス肝細胞株AML12細胞では、低酸素・再酸素化による細胞死誘導は、カスパーゼ阻害よりPARP阻害の方が有効に細胞死を抑制し、更に低酸素・再酸素化によりPARPが活性化されることを明らかにした。このことは、低酸素・再酸素化による細胞死誘導には、アポトーシスではなくパータナトスが深く関与していることを示唆している。細胞を過酸化水素にて刺激すると、その直後から細胞死が生じ、細胞死抑制と同じタイミングでPARP阻害剤はPAR合成を抑制した。また、低酸素・再酸素化によりAIFの肝細胞の核内への移行が観察され、この移行はPARP阻害剤および抗酸化剤にて抑制されることがわかった。この結果は、PARPが関与するパータナトスの方がアポトーシスより酸化還元（レドックス）状態に依存して誘導されることを示唆している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 各種プラグラム細胞死を経時的にモニタリングする光プローブを作製して、各々の細胞死と炎症に関連する分子の相互作用を解析していく予定であったが、コロナ感染症拡大による緊急事態宣言及びまん延防止等重点措置の影響で出勤制限が実施され、実験を行う纏まった時間を十分に取ることができなかった。そのため、当初の計画より進捗は遅れている。
Strategy for Future Research Activity	今後は、PARP活性化と各種細胞死や炎症との関係を更に検討するために、１）各種プラグラム細胞死を経時的にモニタリングする光プローブを作製し、それを用いて、肝細胞におけるPARP活性化とネクロプトーシスとの関係を明らかにする、２）マウスを用いた肝虚血再灌流実験により、PARPの活性化と肝傷害および炎症の関係について調べる。