2020 Fiscal Year Annual Research Report
The mechanism of paroxysmal cough in pertussis
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20H03485
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
堀口 安彦 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (00183939)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 隆司 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (20845200)
平松 征洋 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (90739210)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 百日咳 / 咳発作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、咳発作に関わる 3 種類の百日咳菌由来分子(A, B, C)の既知の機能と咳反射系路との関わりを検証することでそれぞれの病原因子が関与する咳反射応答メカニズムの素過程を見つけ出し、その結果を総合して百日咳による咳発作のメカニズの全体像に迫るという戦略を立てている。
当該年度では、百日咳菌由来A因子とB因子の咳発作における役割を検討した。A因子の特異受容体分子のノックアウトマウスを用いてA-C因子投与による咳発作実験を行ったところ、このマウスの発咳数は野生型マウスと比べて著しく減少した。同時に、野生型マウスではA-C因子投与にともなって気道洗浄液中のブラジキニン濃度が上昇したが、この現象はノックアウトマウスでは著しく抑制されていることがわかった。ブラジキニンは炎症性メディエーターとして知られており、カリクレイン／キニン系カスケードを介して高分子キニノーゲンから生成される。そこで、高分子キニノーゲンノックアウトマウスを作製し、これを用いてさらに咳発作実験を行った結果、キニノーゲンノックアウトマウスの発咳数は著しく低下した。一方、B因子はブラジキニンの生成に関わるカリクレインの作用を阻害するC1エステラーゼインヒビターをさらに阻害することが報告されている。B因子はマウスの発咳のトリガーにはならず、A因子とC因子による咳誘導作用をさらに増強するが、キニノーゲンノックアウトマウスではこのB因子の増強作用が見られなかった。またC1エステラーゼインヒビターと相互作用できないB因子の変異タンパクは発咳数増強作用も失っていた。以上の結果から、百日咳菌感染による咳発作は、感染局所におけるA因子によるブラジキニンの生成がトリガーとなりうること、B因子は生成ブラジキニン量を高度に維持することによって発咳を増悪させている可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当該年度で計画していた、ノックアウトのマウスの作製を伴ったA因子とB因子の作用解析が遅滞なく進み、それらの結果を総合することで咳発作メカニズム一端を明らかにすることができた。さらに宿主側の炎症性メディエーターであるブラジキニンが咳発作に関与するなど、今後、ブラジキニンの下流の咳反射系路を探索することを示唆する重要な知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、A因子とB因子の作用により生成されたブラジキニンの下流で起こりうる咳反射に関わる刺激系路の探索と、その刺激系路におけるC因子の関与を検討する。 ブラジキニンの生理学的受容体は二種類(B1RとB2R)存在する。またブラジキニンと受容体の相互作用の下流には、咳反射に関わる種々の生理活性物質および神経の興奮を惹起するイオンチャネルが知られている。そこで、現在利用可能な、それぞれに対する阻害剤をマウスに投与した後に百日咳菌感染(あるいは菌体破砕液投与)による咳応答の程度を検討する。その結果によって、ブラジキニンの下流で咳応答に関与する分子群および咳応答の刺激伝達メカニズムを推定する。さらに関与する分子のノックアウトマウスを使用するなどして、推定した咳応答系路を確認する。C因子は標的細胞のGタンパク質共役型受容体(GPCR)経由の情報伝達系路を撹乱することがわかっている。ブラジキニン受容体はGPCRに分類されるため、ブラジキニンを介した情報伝達系路がC因子によって変調するかどうか、C因子の作用が推定した分子群の機能に影響するかどうかを、細胞内カルシウムイオン測定やパッチクランプ法などを駆使した細胞の活動電位測定などの神経生化学的な手法で解析する。これらの結果を総合し、百日咳における咳反射系路を特定する。
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Research Products
(10 results)
