2021 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 | 代償性肥大 / 機能亢進腺 / 細胞内カルシウム動態 / 唾液分泌 / 遺伝子発現 |
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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in vivo機能解析法により、片側障害が残った唾液腺を「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情報伝達により誘導されるのか、また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に「唾液が出やすくなる唾液腺」の誘導を試みる。
本年度は、網羅的解析により変化が認められた57遺伝子のうち、結紮7および21日後の反対側顎下腺で有意に発現変化する可能性を示す新たな4遺伝子について解析を行った。その結果7日後の機能亢進腺で別の時間遺伝子の発現上昇が確認され、機能亢進発現の新たなマーカー遺伝子候補を見出した。
さらに唾液分泌と血流動態の関係について解析を行った。Ca2+と血流動態の同時測定を用いてアセチルコリン（ACh）の持続投与により顎下腺全体で見られるCa2+振動と血流振動が起こることを初めて明らかにした。また、このCa2+と血流振動の発生には自律神経系の調節よりも、血中の血管収性オータコイドの関与が大きいことを見出した。さらに水チャネル（AQP5）低発現ラットを用いた実験により、AQP5発現量は強い刺激による水分泌量を決定すること、またACh刺激による唾液腺の血流上昇が高いラットでは唾液分泌におけるAChに対する感受性が亢進していることを明らかにした。この結果は機能亢進腺でAChに対する血流上昇反応が亢進している可能性を示しており、今後は機能亢進腺における血流動態関連に関する検討も行う予定である。（研究協力者：郷賢治、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７および21日後の機能亢進腺におけるマーカー遺伝子を6つ（腫瘍抑制因子、インターフェロン遺伝子、消化酵素、上皮成長因子、時計遺伝子、水チャネル）を同定しているが、誘導初期（3日後）では使用可能なマーカーは2つ（消化酵素及び上皮成長因子）であった。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、更に候補遺伝子を定量RT-PCRにより解析したところ、７日後の機能亢進腺でこれまでに違いがあったものとは別の時計遺伝子発現の上昇が観察され、この遺伝子は誘導中期での新たなマーカー遺伝子候補となる可能性が示された。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、ACh刺激による顎下腺のCa2+応答と血流動態との関係を解析した。この実験により、持続的なACh刺激は、顎下腺のCa2+と血流振動が起こすことを明らかにした。この発生には自律神経系の調節の関与は少なく、血液中の血管収性オータコイドの関与が重要であった。加えてAQP低発現ラットを用いた実験により、低濃度のACh刺激による唾液分泌には、AQP5発現量よりも血流動態が重要な役割を果たすことを明らかにした。以上の結果は、唾液腺の血流変動を上昇させることが「唾液の出やすい唾液腺」を誘導するのに有用である可能性を示唆している。現在までに唾液分泌と血流動態の関係に関わる解析はほぼ終了しており、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 |
今後は、現在解析中の7つの遺伝子に加え、残った40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5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、自律神経の伝達物質あるいは血液中のホルモンやオータコイドなどの関与について解析を行う。
更に、機能亢進腺における腺房細胞、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（受容体、水チャネル、イオンチャネルおよび共輸送体）発現変化、あるいは血管新生などを組織透明化技術による免疫組織科学的解析法により組織切片を作成すること無く臓器の形態を維持したまま三次元的に解析を試みる。機能亢進には、唾液腺細胞の受容体、イオンチャネルや共輸送体の発現上昇といった細胞の機能的な変化だけでなく、血管新生による唾液腺血流の亢進なども関与する可能性があることから、機能亢進腺における分泌刺激による血流動態をin vivo機能解析により検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染症予防のため学会参加がオンライン開催となったことから現地参加として計上した旅費の支出が減少した結果、次年度使用額が生じた。
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