Molecular biology of the mechanism of tobacco-induced reduction of lung barrier function based on HIF-1 activity analysis

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09210
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 西 憲一郎 関西医科大学, 医学部, 研究員 (50340716)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広田 喜一 関西医科大学, 医学部, 研究員 (00283606)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 喫煙 / タバコ / タバコ抽出液 / 肺胞上皮 / 肺血管内皮 / 細胞間バリア

Outline of Annual Research Achievements

喫煙が気管支肺胞細胞を直接刺激し転写因子HIF-1(低酸素誘導性因子1, hypoxia-inducible factor 1)活性化をもたらし肺のリモデリングに影響を与え肺機能に影響する現象の分子基盤を追究し報告してきた。このように喫煙は気管支肺胞系の解剖学的変化を通じて肺機能に大きな影響を及ぼし集中治療を含む周術期の患者全身管理に影響を与え予後に影響することが判明している。周術期にダイナミックな酸素環境の変化を受ける肺胞上皮細胞・肺血管内皮細胞の細胞間バリアの機能に着目して喫煙がHIF-1活性化を介してバリア機能低下をもたらす分子機序とその予防法の確立を細胞生物学・分子生物学・バイオインフォマティクスを統合した手法を用いて目指す事が目的であった。
肺血管内皮細胞を用いて形成した細胞間バリアを用いて蛍光物質FITC-デキストランの透過性をアッセイする実験系を研究初年度に構築できた。この実験系を用いて引き続きタバコ抽出物(cigarette smoke extract, CSE)の影響を検討した。二年目にはCSE処理により透過性の亢進が起こる事が確認できた。HIF-PH阻害薬であるDMOG, roxadustatを用いて転写因子HIFを外因的に活性化するとやはり透過性の亢進が起こる事が確認できた。さらにCSEやroxadustatまた低酸素環境が肺血管内皮細胞の遺伝発現に与える影響を次世代シーケンサを援用したRNA-Seqを行い網羅的な遺伝子発現変化を検索した。この結果タイトジャンクジョンの形成に関わる遺伝子の発現に有意な変化が起こることを確認した。この研究成果について現在論文作成の準備を行っている。