Does homocysteine-induced endoplasmic reticulum stress contribute to the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD)?

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K08658
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
• Research Institution: Fukushima Medical University
• Principal Investigator: Shibata Yoko 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (60333978)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒谷 玲子 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (00453043) ; 井上 純人 山形大学, 医学部, 講師 (70466621)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: COPD / 喫煙 / ホモシステイン / 小胞体ストレス

Outline of Final Research Achievements

A549 cells (human alveolar epithelial cell line) were cultured with homocysteine and exposed to cigarette smoke extract (CSE). The treatment induced apoptosis, which was further enhanced by CSE. The expression levels of endoplasmic reticulum (ER) stress markers also significantly increased. Supplementation of vitamin B12 and folic acid to reduce homocysteine levels resulted in an improvement of ER stress markers. In animal experiments, exposing mice with high homocysteine levels to cigarette smoke exacerbates pulmonary emphysema. These findings suggest that enhanced ER stress mediated by high homocysteine levels is implicated in the development of cigarette smoke-induced pulmonary emphysema. doi: 10.1038/s41598-022-16767-2

Free Research Field

呼吸器内科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって喫煙曝露によるCOPD（肺気腫）の形成には、高ホモシステイン血症に起因する小胞体ストレスが重要であることが示された。葉酸やビタミンB12はホモシステイン血症を改善させることが知られており、これらはCOPDの進展を抑制する効果も期待される。また、さらに強力な小胞体ストレス阻害剤の開発はCOPDに対する新たな創薬に発展する可能性がある。本研究の成果は、その足掛かりになるものと言えるだろう。