糸球体内皮細胞-上皮細胞連関におけるsGC活性化の意義と治療戦略

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08602
• Research Institution: Kawasaki Medical School
• Principal Investigator: 長洲 一 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (40412176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏原 直樹 川崎医科大学, 医学部, 教授 (10233701) ; 城所 研吾 川崎医科大学, 医学部, 講師 (50435020)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 内皮機能障害 / 慢性腎臓病 / sGC

Outline of Annual Research Achievements

本邦における慢性腎臓病（CKD）患者は増加傾向にあり、死因の第8位を占め、重要な医療問題としてその解決が望まれる。早期のCKD発症には内皮機能障害が重要であることを報告してきたが、多くの基礎研究から糸球体上皮細胞障害が腎不全に至る糸球体硬化病変の形成に重要であることが判明している。早期のCKD発症には内皮機能障害が重要であることを報告してきたが、　多くの基礎研究から糸球体上皮細胞障害が腎不全に至る糸球体硬化病変の形成に重要であることが判明している。糸球体上皮細胞障害（特にミトコンドリアストレス、apoptosis）の結果、上皮細胞が脱落し、糸球体上皮細胞が非分裂細胞であるが故に、糸球体硬化が進行する。CKDの最早期病態（アルブミン尿）には糸球体内皮障害が関与し、その後の腎不全に至る過程には、糸球体上皮障害が深く関与する。このため糸球体内皮細胞から上皮細胞への障害機序伝搬・クロストーク機序（内皮―上皮連関）が想定されるが、実態は不明である。本研究では、「内皮機能障害によるeNOS-NO機能不全が糸球体上皮細胞のsGC活性化低下を介して、糸球体硬化病変形成を促進させる」との仮説を証明するべく検討を行う。
目的は以下の３つである。１）糸球体内皮機能障害が腎障害を進行させるか検討する。２）糸球体上皮細胞におけるsGC活性化の意義を検討する。３）sGC活性化制御による治療介入意義を検討するため薬剤介入を行う。これらの目的を達成するためeNOS欠損マウス及び糸球体上皮細胞特異的sGC欠損マウスを用いて糖尿病モデル及び加齢モデルの解析を行う。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

eNOS欠損マウス（eNOSKO）を用いた検討は順調に進んでいる。eNOS-STZおよびeNOS-db/dbを用いた糖尿病性腎症を対象とした検討はほぼ終了しており、現在糸球体内の遺伝子発現変化をpodocyteで検討している（解析中）。通常の糖尿病モデルでは軽微な糸球体障害に止まり、腎機能低下（GFR低下）は来さない。しかしながらeNOSKOを背景とした糖尿病モデルでは、硬化糸球体が出現することが示された。また、これらのモデルでは糸球体上皮細胞（Podocyte）でInflammasome活性化が起こっていることも見出した。しかしながらASC fl/flマウスを用いて糸球体上皮特異的にInflammasome活性化抑制したマウスを作成したが腎障害の進展は抑制できなかった。また加齢モデルの解析も終了している。eNOSKOマウスはWTに比較し加齢に伴う腎障害の進展が促進していた。しかしeNOS-ASC二重欠損マウスでは糸球体障害が軽減していた。in vitroでNitric oxideが炎症を抑制することを見出しATAC-seqの解析も終了した。この結果、Nitric oxideがCEBPβ結合部位のクロマチン構造を変化させ関連遺伝子の発現制御と行っていることが判明した。
また、さらにeNOS-NO経路の破綻によって認められる現象が糸球体上皮細胞におけるsGC活性化の低下の影響を検討するため糸球体上皮細胞特異的sGC欠損マウス（podo-sGC-KO）を用いて検討を行なっている。糖尿病発症後に糸球体上皮細胞でsGC蛋白発現の有意な増加を認めた。podo-sGC-KOでは蛋白発現が消失しており、糸球体メサンギウム領域の拡大を認めている。現在、詳細の検討を行なっている。

Strategy for Future Research Activity

既にモデルマウスは作成ずみで詳細の検討を行なっている。プレリミナリーな検討で糸球体血行動体に糸球体上皮細胞におけるsGC活性化が重要な役割を担っている可能性がある。今後は経皮的GFR測定に加え、single nephron GFRの測定を行う。また、病変形成の機序解明のためsGC-PKG活性化とTRPC6活性化制御について検討を行う。

Causes of Carryover

糸球体上皮細胞特異的sGC欠損マウス（podo-sGC-KO）の作出に遅れが生じたため、令和4年度へ繰り越している。既に、動物は搬入済みで交配は順調に進んでいる。2022年度検体採取及び解析に必要な費用として使用する。特にin vivo imagingで使用する試薬の購入などを予定している。

Research Products

• [Journal Article] Endothelial Dysfunction Accelerates Impairment of Mitochondrial Function in Ageing Kidneys via Inflammasome Activation. (2021)
  • Author(s): Wada Y, Umeno R, Nagasu H, Kondo M, Tokuyama A, Kadoya H, Kidokoro K, Taniguchi S, Takahashi M, Sasaki T, Kashihara N.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 27 Pages: 9269
  • DOI: 10.3390/ijms22179269.
  • Peer Reviewed / Open Access