遠位尿細管におけるNa+/Ca2+交換輸送制御の分子機序解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07302
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 岩本 隆宏 福岡大学, 医学部, 教授 (20300973)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 喜多 知 福岡大学, 医学部, 講師 (50797107)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: イオン輸送体 / Ca2+シグナル / 遠位尿細管 / Ca2+再吸収 / 遺伝子改変マウス

Outline of Annual Research Achievements

1型Na+/Ca2+交換輸送体（NCX1）は遠位尿細管の基底膜側に主に発現し、腎臓のCa再吸収に関与すると考えられている。本研究では、基底膜側へのNCX1発現局在が各種受容体刺激により調節され、腎臓のCa再吸収が制御されることについて、in vitro & in vivo実験系により実証することを目的としている。本研究の成果により、Ca代謝異常症（高Ca血症、低Ca血症）に関する病因・病態の解明が進むとともに、新規治療法の開発に繋がることが期待される。令和２年度までに、野生型NCX1および変異型NCX1（膜局在異常型）のEGFP標識タンパク質をMDCK細胞に遺伝子導入して、基底膜側へのNCX1の局在機序を解析した。また、各種受容体刺激時のCa2+シグナルとNCX1発現局在の時空間的因果関係を調べるため、Ca2+シグナルとNCX1局在の同時イメージング解析を実施した。令和３年度は、独自に作出した遠位尿細管特異的EGFP標識NCX1導入マウス、遠位尿細管特異的GCaMP6導入マウスおよび膜局在異常型NCX1ノックインマウスを用いて、各種受容体刺激下で遠位尿細管細胞内Ca2+濃度およびNCX1局在をイメージング解析する実験系を確立した。まず、生体マウス腎臓のin vivoイメージング解析に入る前に、腎スライスを用いて、各種受容体刺激による遠位尿細管細胞内Ca2+濃度とEGFP標識NCX1局在を解析し、これまでのin vitro実験結果をin vivo実験系で実証する予備検討を実施した。令和４年度は、これらの遠位尿細管特異的遺伝子改変マウスを用いたin vivoイメージング解析により、基底膜側へのNCX1局在機序を詳細に追究して行く予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画調書に従って、令和３年度は独自に作出した遠位尿細管特異的EGFP標識NCX1導入マウス、遠位尿細管特異的GCaMP6導入マウスおよび膜局在異常型NCX1ノックインマウスを用いて、各種受容体刺激下で遠位尿細管細胞内Ca2+濃度およびNCX1局在をイメージング解析する実験系を確立した。まず、生体マウス腎臓のin vivoイメージング解析に入る前に、腎スライスを用いて、各種受容体刺激による遠位尿細管細胞内Ca2+濃度とEGFP標識NCX1局在を解析し、令和２年度のin vitro実験結果をin vivo実験系で実証する予備検討を実施した。特に、研究内容の変更や研究実施上の大きな問題は生じていない。

Strategy for Future Research Activity

令和４年度は、独自に作出した遠位尿細管特異的EGFP標識NCX1導入マウス、遠位尿細管特異的GCaMP6導入マウスおよび膜局在異常型NCX1ノックインマウスを用いて、各種受容体刺激下で遠位尿細管細胞内Ca2+濃度およびEGFP標識NCX1局在をin vivoイメージング解析することにより、基底膜側へのNCX1局在機序を詳細に追究して行く予定である。

Causes of Carryover

令和4年4月より、遺伝子改変マウスの飼育費用が1.6倍に値上がりし、また、実験試薬や実験器具の値上がりも予定されているため、約30万円を次年度使用額として繰り越すこととした。なお、実験計画や使用計画の変更はありません。

Research Products

• [Journal Article] Na+/Ca2+ exchanger mediates cold Ca2+ signaling conserved for temperature-compensated circadian rhythms. (2021)
  • Author(s): Kon N, Wang HT, Kato YS, Uemoto K, Kawamoto N, Kawasaki K, Enoki R, Kurosawa G, Nakane T, Sugiyama Y, Tagashira H, Endo M, Iwasaki H, Iwamoto T, Kume K, Fukada Y.
  • Journal Title: Sci Adv Volume: 7 Pages: eabe8132
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe8132.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mild hypomagnesemia and increased vulnerability to catecholamine-induced arrhythmias in CNNM2-deficient mice. (2021)
  • Author(s): Tagashira H, Nemoto T, Kita T, Tsujita Y, Kita S, Iwamoto T.
  • Organizer: The 40th Annual Meeting of Japanese Society for Magnesium Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NCX1を標的とした肺高血圧症の治療戦略 (2021)
  • Author(s): 喜多紗斗美、田頭秀章、岩本隆宏
  • Organizer: 第95回日本薬理学会年会シンポジウム
• [Presentation] 体内時計におけるNa+/Ca2+交換輸送体の役割とその創薬応用 (2021)
  • Author(s): 金尚宏、岩本隆宏、深田吉孝
  • Organizer: 第95回日本薬理学会年会シンポジウム
• [Presentation] TRPM7/CNNM2遺伝子改変マウスを用いたMg代謝異常による心血管病態解析 (2021)
  • Author(s): 田頭秀章、喜多紗斗美、岩本隆宏
  • Organizer: 日本薬学会第142年会シンポジウム
• [Remarks] 福岡大学医学部薬理学
  • URL: https://www.med.fukuoka-u.ac.jp/pharmaco/index.html