ROCK2-induced metabolic rewiring in diabetic kidney disease

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08645
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 的場 圭一郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (20459647)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 糖尿病腎症 / 糖尿病 / 慢性腎臓病 / Rho-kinase / ROCK2 / 尿細管間質

Outline of Annual Research Achievements

低分子量G蛋白Rhoのエフェクター分子であるRho-kinase（ROCK）にはROCK1、ROCK2という二つのアイソフォームが存在する。本研究では糖尿病の腎組織から蛋白を抽出し、両ROCKアイソフォームとも糖尿病の腎組織で活性化されることを免疫沈降法とウエスタンブロットで確認した。尿細管間質にはROCK2アイソフォームが高度に発現しており、この意義を解明するため、我々が独自に樹立したROCK2 floxマウスと、腎尿細管上皮細胞にCre recombinaseを発現するSlc5a2-Creマウスを交配し、尿細管上皮細胞特異的ROCK2欠損マウス(TR2KO)を作製した。TR2KOはメンデルの法則に従って出生し、成長発達過程に異常は認められないが、尿電解質や電解質トランスポーターの発現レベルに変化を認め、この意義を解明すべく検討を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ROCK2 floxマウスと、腎尿細管上皮細胞にCre recombinaseを発現するSlc5a2-Creマウスを交配し、尿細管上皮細胞特異的ROCK2欠損マウス(TR2KO)の作製、維持に成功している。TR2KOの表現型解析もおおむね予定通りに進行している。

Strategy for Future Research Activity

尿細管上皮細胞特異的ROCK2欠損マウス(TR2KO)の腎機能と尿細管間質の形態を観察し、ROCK2欠損によって生じる表現型解析をさらに進める。次に、TR2KOに対し、膵β細胞を破壊するストレプトゾトシンを腹腔内投与することで、インスリン欠乏を主徴とする1型糖尿病モデルマウスを作製する。尿中アルブミン排泄量の増加と腎組織の形態学的変化から、腎症の発症・進展における尿細管ROCK2の役割を明らかにする。間質病変が顕著に見られない場合は、片側尿管結紮による負荷を加える。さらに、レプチン受容体に変異を持つdbマウスとの交配から、インスリン抵抗性を呈する2型糖尿病モデルマウスを作製する。dbマウスとの交配が予定通り進まない場合は、60%高脂肪食投与によって腎症を誘導する。尿中アルブミン排泄量と腎組織形態の変化から、糖尿病の病型を問わず、ROCK2が腎症進行に関与するか否かを検討する。マウス腎組織から尿細管上皮細胞を分取し、RNA-Seqによる遺伝子発現プロファイリングを行う。ROCK2欠損によって変化するtranscriptomeから、尿細管間質病変の表現型差異を決定する遺伝子群を同定する。また、脂肪酸を基質として利用するミトコンドリア呼吸の変化をflux analyzerを用いて明らかにする。

Causes of Carryover

尿細管上皮特異的ROCK2欠損マウスの作製と表現型解析に取り組んだが、解析が順調に進んだため、動物飼育費と遺伝子型解析費に未使用額が生じた。

Research Products

• [Journal Article] Monitoring leukocyte migration during atherosclerosis in vivo. (2022)
  • Author(s): Matoba K.
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 2419 Pages: 475-479
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-1924-7_28
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of individualized dietary advice compared with conventional dietary advice for adults with type 2 diabetes: A randomized controlled trial. (2022)
  • Author(s): Omura Y, Murakami K, Matoba K, Nishimura R, Sasaki S.
  • Journal Title: Nutr Metab Cardiovasc Dis. Volume: 32 Pages: 1035-1044
  • DOI: 10.1016/j.numecd.2021.11.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Renal ROCK activation and its pharmacological inhibition in patients with diabetes. (2021)
  • Author(s): Matoba K, Sekiguchi K, Nagai Y, Takeda Y, Takahashi H, Yokota T, Utsunomiya K, Nishimura R.
  • Journal Title: Front Pharmacol. Volume: 12 Pages: 738121
  • DOI: 10.3389/fphar.2021.738121
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 腎糸球体ROCK2のエネルギー代謝異常を介した糖尿病腎症の進展機序. (2021)
  • Author(s): 的場 圭一郎, 竹田 裕介, 赤嶺 友代, 永井 洋介, 浮地 里佳子, 関口 賢介, 金澤 康, 横田 太持, 宇都宮 一典, 西村 理明.
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] ROCK1/AMPK axisによる脂肪酸の利用障害を介した糖尿病腎症進展機構. (2021)
  • Author(s): 永井 洋介, 的場 圭一郎, 関口 賢介, 浮地 里佳子, 竹田 裕介, 赤嶺 友代, 金澤 康, 横田 太持, 八子 英司, 三五 一憲, 川浪 大治, 宇都宮 一典, 西村 理明.
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 腎尿細管ROCK2の慢性腎臓病における病態意義の検討. (2021)
  • Author(s): 関口 賢介, 的場 圭一郎, 浮地 里佳子, 永井 洋介, 竹田 裕介, 赤嶺 友代, 金澤 康, 横田 太持, 宇都宮 一典, 西村 理明.
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 血管内皮ROCK2欠損は白色脂肪細胞の褐色化を介して糖・脂質代謝を改善する. (2021)
  • Author(s): 竹田 裕介, 的場 圭一郎, 浮地 里佳子, 関口 賢介, 永井 洋介, 赤嶺 友代, 金澤 康, 横田 太持, 宇都宮 一典, 西村 理明.
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] ROCK1/AMPK axisを介した脂肪酸の利用障害による糖尿病性腎臓病進展機構. (2021)
  • Author(s): 永井 洋介, 的場 圭一郎, 関口 賢介, 浮地 里佳子, 竹田 裕介, 赤嶺 友代, 金澤 康, 横田 太持, 川浪 大治, 宇都宮 一典, 西村 理明.
  • Organizer: 第36回日本糖尿病合併症学会
• [Presentation] 血管内皮ROCK2は白色脂肪細胞の褐色化抑制を介して糖・脂質代謝を制御する. (2021)
  • Author(s): 竹田 裕介, 的場 圭一郎, 浮地 里佳子, 関口 賢介, 永井 洋介, 赤嶺 友代, 金澤 康, 横田 太持, 宇都宮 一典, 西村 理明.
  • Organizer: 第36回日本糖尿病合併症学会
• [Presentation] ROCK2-mediated podocyte dysfunction in diabetic nephropathy. (2021)
  • Author(s): Matoba K, Takeda Y, Nagai Y, Akamine T, Kanazawa Y, Kawanami D, Utsunomiya K, Nishimura R.
  • Organizer: American Diabetes Association's 81st Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ROCK1/AMPK axis regulates the development of diabetic kidney disease via modulation of fatty acid metabolism. (2021)
  • Author(s): Nagai Y, Matoba K, Sekiguchi K, Ukichi R, Takeda Y, Akamine T, Kanzawa Y, Utsunomiya K, Nishimura R.
  • Organizer: American Diabetes Association's 81st Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhibition of endothelial ROCK2 induces fat browning to improve metabolic dysfunction. (2021)
  • Author(s): Takeda Y, Matoba K, Nagai Y, Ukichi R, Sekiguchi K, Akamine T, Kanazawa Y, Yokota T, Utsunomiya K, Nishimura R.
  • Organizer: American Diabetes Association's 81st Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research
• [Book] 糖尿病性腎臓病の病態と治療 (2021)
  • Author(s): 的場 圭一郎, 宇都宮 一典.
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/keiichiro.matoba