2021 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)	小澤岳昌東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806) 芳賀早苗北海道大学, 保健科学研究院, 特任講師 (60706505) 尾崎倫孝北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (80256510)
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。これまでの研究によって、マウス肝細胞株AML12細胞では、低酸素・再酸低酸素化によりPARPは活性化され、活性化したPARPによりプログラム細胞死の一つであるパータナトスが誘導される可能性が示されている。今年度はPARP活性化とネクロプトーシスの関係を検討した。低酸素・再酸素化によりRIP1-RIP3結合（つまり、ネクロプトーシス細胞死）は促進される一方、このRIP1-RIP3結合はPARP阻害剤及び抗酸化剤投与で有意に抑制されることがわかった。この結果は、パータナトス同様に、PARPが関与するネクロプトーシスは酸化還元（レドックス）状態に依存し、活性化したPARPによりプログラム細胞死の一つであるネクロプトーシスといったプログラム細胞死も誘導されている可能性を示すものである。また、このメカニズムを検討するためにin vitroの低酸素・再酸素化モデルを用い、肝細胞株、肝マクロファージ細胞にて詳細な解析を進めた結果、炎症に関与する遺伝子発現に関与するPARPの機能が細胞種毎にで異なっている可能性が示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 光プローブを用いた解析結果と阻害剤を用いた解析結果の解釈に矛盾が生じることが判明した。研究遂行上、この原因を追究することは不可欠であるため、追加して検討を進めた。このため研究の進捗はやや遅れが出ている。
Strategy for Future Research Activity	今後は、本年度研究を進めた肝虚血再灌流後の炎症とPARP、そしてPARP活性化とプログラム細胞との関係を解析するためのプローブの研究を進める計画である。炎症とPARPについては、引き続きin vitroレベルにて、この先は特に炎症誘導刺激系をもちい、各々の細胞の炎症誘導におけるPARPの役割を明らかにし、詳細な肝傷害を引き起こす炎症誘導の機序の解析を行う。一方、光プローブの検討は、パータナトス誘導系光プローブの研究を引き続き進める。これまでの解析結果、阻害剤を用いた解析結果を再検討した上で、光プローブの機能解析及び阻害剤を用いた解析を再度実施し、この機能性確認を進める。この確認がなされたのちに肝虚血・再灌流による肝傷害のメカニズム解析への応用を進める計画である。