2020 Fiscal Year Research-status Report
In vivo機能解析による唾液腺の代償性機能亢進機構の解明と分泌亢進誘導
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20K09882
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| Research Institution | Health Sciences University of Hokkaido |
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Principal Investigator |
根津 顕弘 北海道医療大学, 歯学部, 准教授 (00305913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 貴雄 日本歯科大学, 新潟生命歯学部, 教授 (20326549)
細矢 明宏 北海道医療大学, 歯学部, 教授 (70350824)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | in vivo 機能解析 / 代償性機能亢進機構 / 遺伝子発現解析 / Ca2+イメージング / 血流動態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
唾液腺は片側が機能不全に陥ると残った唾液腺が代償性に肥大し、低下した唾液分泌を補っている。我々は生きた動物の唾液腺のCa2+応答と唾液分泌を同時測定するin vivo機能解析法により、代償性肥大を起こすシグナルが残った唾液腺を「機能亢進腺」に誘導することを明らかにし た。本研究課題では「片側唾液腺障害によって起こる唾液腺の代償性機能亢進はどのようなシグナル伝達により誘導されるのか?、腺肥大や機 能亢進を起こすしくみは何か?」を明らかにすることを目的とする。また得られた結果をもとに、薬物や遺伝子制御により人為的な「唾液が出やすくなる唾液腺」の誘導を試みる。
本年度は、網羅的解析によって変化が認められた57遺伝子のうち、結紮7および21日後の反対側顎下腺において有意に発現量が変化する可能性を示す新たな4遺伝子について検討した。これらが新たなマーカーとして同定されれば、より高精度な機能亢進シグナルの有用なツールとなる。
さらに唾液分泌と血流動態の関係について基礎的な機能解析を行った。Ca2+と血流動態の同時測定により、AChの持続投与により顎下腺全体で見られるCa2+振動が起こること、またその発生には、顎下腺の血流振動が関与していることを明らかにした。このCa2+と血流振動の発生には自律神経系のフィードバックよりも、血中の血管収縮物質の関与が大きい可能性が示された。またこれらの実験により、腺房細胞における水チャネル（AQP5）発現量などよりも、血流変動がより生理的な刺激に近い低濃度のアセチルコリンによる唾液分泌に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。以上の結果は、機能亢進腺において血流動態を変化させる要因が重要である可能性を強く示唆しており、その機能亢進に重要な役割を果たすと考えられた。（研究協力者：Azmeree Jahan、郷賢治、石田成美、Tahmina Akter）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに我々は能亢進腺のマーカー遺伝子を6つ同定しているが、誘導初期（3日後）となると使用可能なマーカーは2つ（Amy1a及びEgf）となった。より早期の段階における機能亢進腺誘導シグナルを高精度に解析するためは、マーカーとなる新たな遺伝子を同定することが重要である。網羅的遺伝子解析により得られた57遺伝子のうち、更に候補遺伝子をRT-PCRにより解析したところ、有意な変化をする可能性がある4遺伝子を確認した。現在定量RT-PCR法により定量的な解析中で、これらが機能亢進腺のマーカー遺伝子となりうるか否かを調べている。加えて残りの40遺伝子についてもマーカー遺伝子としての可能性を検索中である。
並行して、in vivo機能解析法を用いた生きたラットの顎下腺におけるCa2+応答と血流動態変化の同時測定を行い、アセチルコリン刺激による唾液分泌における、Ca2+応答と血流との関係を解析した。持続的なアセチルコリン刺激は顎下腺のCa2+振動を起こし、その反応と血流変化がよく同調することが明らかとなった。Ca2+変化パターンと唾液分泌もまた同調することから、唾液腺の血流変動が唾液分泌の機能に関与すると考えられる。さらにこれらの実験から、生理的な唾液分泌にはAQP5などの発現量よりも血流動態が重要な役割を果たすことが明らかとなった。以上の結果は、唾液腺の血流変動を調節する何らかの因子が「唾液の出やすい唾液腺」を誘導するのに極めて有用である可能性を示唆している。
これまでのところ唾液分泌における血流動態の基礎的な解析がほぼ終了しており、進展状況は概ね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度は、現在詳細を解析中の4つの遺伝子に加え、57の候補遺伝子からマーカーとなりうる遺伝子の同定を試みる。加えてすでに確立している4つの初期（3日）と中期（7日）マーカー遺伝子を用いて、機能亢進腺誘導における様々な受容体阻害薬の影響を調べ、副交感神経系の線形伝達物質以外の誘導シグナルの解析を行う。
加えて、機能亢進腺のおけるアセチルコリン刺激による唾液分泌、Ca2+応答、および血流動態をin vivo機能解析法により調べ、機能亢進におけるCa2+応答と血流動態の関係を明らかにする。更に、機能亢進腺を摘出し、免疫組織科学的手法により、腺房細胞、導管細胞、筋上皮細胞におけるマーカー遺伝子の分布や唾液分泌に関わる様々な分子（水チャネル、イオンチャネルおよび共輸送体）の発現を組織透明化技術を応用することで三次元的に解析する。加えて顎下腺における血管新生などを観察することで、機能亢進腺の誘導における顎下腺の器質的な変化を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当該年度は、新型コロナウイルス感染症のまん延防止の為、参加した学会すべてがWeb開催となったことから旅費としての支出がなかったため次年度使用額が生じた。
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