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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of the molecular basis of anesthesia-induced alteration of immune response through regulation of oxygen homeostasis

Research Project

Project/Area Number 20H03776
Research InstitutionKansai Medical University

Principal Investigator

広田 喜一  関西医科大学, 医学部, 教授 (00283606)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松田 達志  関西医科大学, 医学部, 准教授 (00286444)
坊農 秀雅  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 特任教授 (20364789)
松尾 禎之  関西医科大学, 医学部, 講師 (50447926)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords麻酔 / 長期予後 / 免疫 / 酸素代謝 / HIF / 代謝リプログラミング / エピゲノム変化
Outline of Annual Research Achievements

麻酔薬が酸素代謝とエネルギー代謝を結ぶ転写因子hypoxia-inducible factor 1(HIF-1)の活性調節に深く関与することに鑑み、麻酔が免疫担当細胞に誘導される代謝リプログラミングとそれに続くエピゲノム変化にどのような影響を及ぼすか、マウスモデルを用いて検討し免疫系という記憶システムに与える麻酔薬の影響を分子レベルで明らかにする事が本研究の目的である。
今年度は以下の研究進捗が得られた。
マクロファージや単球では、炎症性サイトカインによるHIF-1の活性化により、iNOSの発現と活性が誘導され、NOが生成され、過剰に生成すると肝障害が引き起こされることが報告されている。このような、NF-kB-iNOSの経路は免疫細胞の活性制御に重要な役割を果たしている。低酸素誘導因子-プロリン水酸化酵素阻害剤(HIF-PHI)であるRoxadustatはHIF-1依存的にIL-1βが活性化するシグナル伝達経路を抑制する事が判明した。
HIF経路の負の制御因子であるVhlをB細胞特異的に欠損させたマウス(以下、Vhl-BKOマウス)では、脾臓におけるB細胞数が激減する一方、末梢のリンパ節には野生型と同程度にB細胞が存在していた。Vhl-BKOマウスと野生型マウスの骨髄キメラを作製したところ、野生型マウスの骨髄をVhl-BKOマウスに移植した場合にのみ、脾臓B細胞数の激減が誘導されることが明らかとなった。脾臓における異所性のHIF経路活性化がB細胞数の激減をもたらしているものと考えられる。
ゲノム編集の広まりに伴いその利用が増加している、ヒトのモデル生物種であるラットでRNA-Seqデータ解析を適用するために必要なプログラム群の検討を行い、Dockerによる仮想環境上でシステムそのものにそれらをインストールすることなく、複数のサンプルの遺伝子発現値を得ることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナウイルスの流行により研究の遂行に障害が生じた。
マウスモデルの構築などが当初の計画通りに進行できなかった。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は研究計画に沿った進捗を取り戻すべく研究を進めていきたい。
特にマウスモデルの構築を行い、その上で、獲得免疫担当の酸素代謝と機能に麻酔薬が及ぼす影響の検討に注力する。
脾臓に見出されたRFP陽性の非血球系細胞は、脾臓におけるB細胞数の維持に重要な役割を果たすことが強く示唆される。そこで、この細胞の同定・性状解析を進めると共に、当該細胞におけるHIF経路の亢進が脾臓におけるB細胞ホメオスタシスの破綻をもたらす分子機序の解析に取り組む。

  • Research Products

    (22 results)

All 2022 2021

All Journal Article (19 results) (of which Peer Reviewed: 18 results,  Open Access: 17 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Rapid detection of single nucleotide polymorphisms using the MinION nanopore sequencer: a feasibility study for perioperative precision medicine2022

    • Author(s)
      Tabata Yoshiteru、Matsuo Yoshiyuki、Fujii Yosuke、Ohta Atsufumi、Hirota Kiichi
    • Journal Title

      JA Clinical Reports

      Volume: 8 Pages: 17

    • DOI

      10.1186/s40981-022-00506-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] MinION, a portable long-read sequencer, enables rapid vaginal microbiota analysis in a clinical setting2022

    • Author(s)
      Komiya Shinnosuke、Matsuo Yoshiyuki、Nakagawa So、Morimoto Yoshiharu、Kryukov Kirill、Okada Hidetaka、Hirota Kiichi
    • Journal Title

      BMC Medical Genomics

      Volume: 15 Pages: 68

    • DOI

      10.1186/s12920-022-01218-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Efficacy of active hexose correlated compound on survival of patients with resectable/borderline resectable pancreatic cancer: a study protocol for a double-blind randomized phase II study2022

    • Author(s)
      Hashimoto Daisuke、Satoi Sohei、Ishikawa Hideki、Kodera Yasuhiro、Kamei Keiko、Hirano Satoshi、Fujii Tsutomu、Uemura Kenichiro、Tsuchida Akihiko、Yamada Suguru、Yamamoto Tomohisa、Hirota Kiichi、Sekimoto Mitsugu
    • Journal Title

      Trials

      Volume: 23 Pages: 135

    • DOI

      10.1186/s13063-021-05934-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Resistance to chemical carcinogenesis induction via a dampened inflammatory response in naked mole-rats2022

    • Author(s)
      Oka, K.; Fujioka, S.; Kawamura, Y.; Komohara, Y.; Chujo, T.; Sekiguchi, K.; Yamamura, Y.; Oiwa, Y.; Omamiuda-Ishikawa, N.; Komaki, S., et al.
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Pages: 287

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03241-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polysulfide inhibits hypoxia-elicited hypoxia-inducible factor activation in a mitochondria-dependent manner2021

    • Author(s)
      Uba Takeo、Matsuo Yoshiyuki、Sumi Chisato、Shoji Tomohiro、Nishi Kenichiro、Kusunoki Munenori、Harada Hiroshi、Kimura Hideo、Bono Hidemasa、Hirota Kiichi
    • Journal Title

      Mitochondrion

      Volume: 59 Pages: 255~266

    • DOI

      10.1016/j.mito.2021.06.007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhibiting SARS-CoV-2 infection in vitro by suppressing its receptor, angiotensin-converting enzyme 2, via aryl-hydrocarbon receptor signal2021

    • Author(s)
      Tanimoto Keiji、Hirota Kiichi、Fukazawa Takahiro、Matsuo Yoshiyuki、Nomura Toshihito、Tanuza Nazmul、Hirohashi Nobuyuki、Bono Hidemasa、Sakaguchi Takemasa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 16629

    • DOI

      10.1038/s41598-021-96109-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Special Issue: Hypoxia-Inducible Factors: Regulation and Therapeutic Potential2021

    • Author(s)
      Hirota Kiichi
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 9 Pages: 1768~1768

    • DOI

      10.3390/biomedicines9121768

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hypoxia-dependent signaling in perioperative and critical care medicine2021

    • Author(s)
      Hirota Kiichi
    • Journal Title

      Journal of Anesthesia

      Volume: 35 Pages: 741~756

    • DOI

      10.1007/s00540-021-02940-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] HIF-α Prolyl Hydroxylase Inhibitors and Their Implications for Biomedicine: A Comprehensive Review2021

    • Author(s)
      Hirota Kiichi
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 9 Pages: 468~468

    • DOI

      10.3390/biomedicines9050468

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Discovery of widespread transcription initiation at microsatellites predictable by sequence-based deep neural network2021

    • Author(s)
      Grapotte, M.; Saraswat, M.; Bessiere, C.; Menichelli, C.; Ramilowski, J.A.; Severin, J.; Hayashizaki, Y.; Itoh, M.; Tagami, M.; Murata, M., et al.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 3297

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23143-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A chromosome-level genome sequence of Chrysanthemum seticuspe, a model species for hexaploid cultivated chrysanthemum2021

    • Author(s)
      Nakano Michiharu、Hirakawa Hideki、Fukai Eigo、Toyoda Atsushi、Kajitani Rei、Minakuchi Yohei、Itoh Takehiko、Higuchi Yohei、Kozuka Toshiaki、Bono Hidemasa、Shirasawa Kenta、Shiraiwa Ippei、Sumitomo Katsuhiko、Hisamatsu Tamotsu、Shibata Michio、Isobe Sachiko、Taniguchi Kenji、Kusaba Makoto
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 4 Pages: 1167

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02704-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diversification of mineralocorticoid receptor genes in a subterranean rodent, the naked mole-rat2021

    • Author(s)
      Oka Kaori、Bono Hidemasa、Kuroiwa Asato、Fujioka Shusuke、Shimizu Atsushi、Katsu Yoshinao、Miura Kyoko
    • Journal Title

      Journal of Molecular Endocrinology

      Volume: 66 Pages: 299-311

    • DOI

      10.1530/JME-20-0325

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multi-Omic Meta-Analysis of Transcriptomes and the Bibliome Uncovers Novel Hypoxia-Inducible Genes2021

    • Author(s)
      Ono Yoko、Bono Hidemasa
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 9 Pages: 582~582

    • DOI

      10.3390/biomedicines9050582

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] De novo transcriptome analysis for examination of the nutrition metabolic system related to the evolutionary process through which stick insects gain the ability of flight (Phasmatodea)2021

    • Author(s)
      Sakamoto Takuma、Sasaki Shunya、Yamaguchi Nobuki、Nakano Miho、Sato Hiroki、Iwabuchi Kikuo、Tabunoki Hiroko、Simpson Richard J.、Bono Hidemasa
    • Journal Title

      BMC Research Notes

      Volume: 14 Pages: 182

    • DOI

      10.1186/s13104-021-05600-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparison of Oxidative and Hypoxic Stress Responsive Genes from Meta-Analysis of Public Transcriptomes2021

    • Author(s)
      Suzuki Takayuki、Ono Yoko、Bono Hidemasa
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 9 Pages: 1830~1830

    • DOI

      10.3390/biomedicines9121830

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reference Transcriptome Data in Silkworm Bombyx mori2021

    • Author(s)
      Yokoi Kakeru、Tsubota Takuya、Jouraku Akiya、Sezutsu Hideki、Bono Hidemasa
    • Journal Title

      Insects

      Volume: 12 Pages: 519~519

    • DOI

      10.3390/insects12060519

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intravenous injection of cyclophilin A realizes the transient and reversible opening of barrier of neural vasculature through basigin in endothelial cells2021

    • Author(s)
      Nakada-Honda Narumi、Cui Dan、Matsuda Satoshi、Ikeda Eiji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 19391

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98163-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PC3-secreted microprotein is expressed in glioblastoma stem-like cells and human glioma tissues2021

    • Author(s)
      Maruyama Masato、Nakano Yousuke、Nishimura Takuya、Iwata Ryoichi、Matsuda Satoshi、Hayashi Mikio、Nakai Yuki、Nonaka Masahiro、Sugimoto Tetsuo
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 44 Pages: 910-919

    • DOI

      10.1248/bpb.b20-00868

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 虚血・阻血による臓器障害メカニズムと耐性獲得戦略2021

    • Author(s)
      広田 喜一
    • Journal Title

      Life Support and Anesthesia

      Volume: 28 Pages: 7-13

  • [Presentation] T-lineage specific Arf-deficient mice are susceptible to Leishmania major infection2021

    • Author(s)
      Mami Sumiyoshi, Yui Kotani, Yoichi Maekawa, and Satoshi Matsuda
    • Organizer
      第50回日本免疫学会学術集会
  • [Presentation] Arf欠損T細胞におけるTCR刺激依存的なアポトーシス亢進の分子機構2021

    • Author(s)
      住吉 麻実、小谷 唯、笹田 萌未、鈴江 一友、金保 安則、渡邊 利雄、松田 達志
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 肥満細胞における低分子量Gタンパク質Arf1の機能解明2021

    • Author(s)
      小谷 唯、 住吉 麻実、 笹田萌未、 渡邊 利雄、 松田 達志
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会

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Published: 2022-12-28  

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