Elucidation of irreversible switch mechanism in hepatic stellate cell activation

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07968
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 松原 三佐子 (佐藤三佐子) 大阪公立大学, 大学院獣医学研究科, 准教授 (00635120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松原 勤 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 准教授 (20628698)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 肝星細胞 / 肝細胞 / 線維化 / 肝発がん / サイトグロビン / 細胞間相互作用 / ミトコンドリア呼吸鎖

Outline of Annual Research Achievements

肝がん誘発モデルにおいてサイトグロビン（Cytoglobin、CYGB） 欠損マウスでは野生型に比べ易発がん性である。私はこれまで、肝星細胞（Hepatic Stellate cells,HSC）におけるCYGBの発現調節機構を詳細に解析すると同時に、HSC活性化が持続的かつ不可逆的になるHSC活性化スイッチ機構が存在し、それが肝硬変の難治性および肝発がんに繋がっていると考えて研究を行ってきた。2022年度、CYGB欠損マウスを用いてHSCが隣接する肝細胞に与える影響を調べた。その結果、CYGB 欠損HSCは、野生型HSCに比べ、膜透過性ガス代謝物である一酸化窒素を過剰産生することがわかった。さらに、CYGB KOの肝細胞では、ミトコンドリア呼吸鎖‐電子伝達系に関わるシトクロムＣオキシダーゼが可逆的に阻害されていることが示された。CYGB KO肝細胞のミトコンドリアから精製されたシトクロムＣオキシダーゼ画分には一酸化窒素が大量に含まれており、これにより一酸化窒素がシトクロムＣオキシダーゼに結合することが示された。また、オキシヘモグロビンの添加により、一酸化窒素結合によるシトクロムCオキシダーゼ活性の阻害が消失することが判明した。したがって、本研究では、CYGB欠損マウスにおけるミトコンドリア呼吸鎖‐電子伝達系における呼吸機能の慢性的な減弱が、過剰な活性酵素種の形成を促し、肝障害を引き起こすことを示した。この研究の結果は、HSCのCYGB欠乏が隣接する肝細胞に直接影響を及ぼし、肝細胞障害を誘発することを示し、国際雑誌Antioxid. Redox Signal.で報告した（Antioxid. Redox Signal. 38, 463-479.2022）。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の目的通り（a）Cygb欠損マウスの肝臓よりミトコンドリアを採取・精製し、ミトコンドリアの呼吸鎖に関連する酵素活性を測定した。さらに、(b)肝細胞とHSCの共培養実験を行い、HSC-Cygb欠損による肝細胞への影響を調べた (c)DNA損傷関連因子であるPARP１に着目し、TGF-β処理後H2O2に暴露されたHSC細胞（CYGB低発現）のDNAを採取し、ChIP- Sequecing用のDNAのSonicationおよびLibrary作製を行った。（a,b）に関しては論文および国内外の国際学会で報告し当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、DNA損傷関連因子であるPARP１に着目し、TGF-β処理後H2O2に暴露されたHSC細胞（CYGB低発現）のDNAを採取したChIP- Sequecingの結果を基に統計学的解析を行う予定である。

Causes of Carryover

ChiP-sequeicingの統計解析およびValidation実験のために使用する計画である。

Research Products

• [Journal Article] Nitric Oxide Derived from Cytoglobin-Deficient Hepatic Stellate Cells Causes Suppression of Cytochrome c Oxidase Activity in Hepatocytes (2023)
  • Author(s): Yoshinori Okina, Misako Sato-Matsubara, Yasutoshi Kido, Hayato Urushima, Atsuko Daikoku, Chiho Kadono, Yu Nakagama, Yuko Nitahara, Truong Huu Hoang, Le Thi Thanh Thuy, Tsutomu Matsubara, Naoko Ohtani, Kazuo Ikeda, Katsutoshi Yoshizato, Norifumi Kawada.
  • Journal Title: Antioxid Redox Signal. Volume: 38 Pages: 463-479
  • DOI: 10.1089/ars.2021.0279.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Soluble immune checkpoint protein CD27 is a novel prognostic biomarker of HCC development in HCV-SVR patients. (2022)
  • Author(s): Minh Phuong Dong, Le Thi Thanh Thuy, Dinh Viet Hoang, Hoang Hai, Truong Huu Hoang, Misako Sato-Matsubara, Vu Ngoc Hieu, Atsuko Daikoku, Ngo Vinh Hanh, Hayato Urushima, Ninh Quoc Dat, Sawako Uchida-Kobayashi, Masaru Enomoto, Naoko Ohtani, Akihiro Tamori, Norifumi Kawada,
  • Journal Title: The American journal of pathology Volume: 192 Pages: 1379-1396
  • DOI: 10.1002/hep.31752.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cloaking the ACE2 receptor with salivary cationic proteins inhibits SARS-CoV-2 entry. (2022)
  • Author(s): Katsutoshi Yoshizato, Toshio Taira, Misako Sato-Matsubara, Shizuko Sekiguchi, Yoriko Yabunaka, Yukimi Kira, Tetsu Ohashi, Atsuko Daikoku, Ken Ofusa, Chiho Kadono, Daisuke Oikawa, Tsutomu Matsubara, Yu Nakagama, Yasutoshi Kido, Fuminori Tokunaga, Kazuo Ikeda, Akira Kaneko, Norifumi Kawada
  • Journal Title: Journal of biochemistry Volume: 172 Pages: 205-216
  • DOI: 10.1093/jb/mvac054.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cytoglobin attenuates pancreatic cancer growth via scavenging reactive oxygen species. (2022)
  • Author(s): Dinh Viet Hoang, Le Thi Thanh Thuy, Hoang Hai, Vu Ngoc Hieu, Kenjiro Kimura, Daisuke Oikawa, Yoshihiro Ikura, Ninh Quoc Dat, Truong Huu Hoang, Misako Sato-Matsubara, Minh Phuong Dong, Ngo Vinh Hanh, Sawako Uchida-Kobayashi, Fuminori Tokunaga, Shoji Kubo, Naoko Ohtani, Katsutoshi Yoshizato, Norifumi Kawada
  • Journal Title: Oncogenesis Volume: 11 Pages: 23-23
  • DOI: 10.1038/s41389-022-00389-4.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Capacity of extracellular globins to reduce liver fibrosis via scavenging reactive oxygen species and promoting MMP-1 secretion (2022)
  • Author(s): Vu Ngoc Hieu, Le Thi Thanh Thuy, Hoang Hai, Ninh Quoc Dat, Dinh Viet Hoang, Ngo Vinh Hanh, Dong Minh Phuong, Truong Huu Hoang, Hitomi Sawai, Yoshitsugu Shiro, Misako Sato-Matsubara, Daisuke Oikawa, Fuminori Tokunaga, Katsutoshi Yoshizato, Norifumi Kawada.
  • Journal Title: Redox biology Volume: 52 Pages: 102286-102286
  • DOI: 10.1016/j.redox.2022.102286.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Non-heat-stressed Method to Isolate Hepatic Stellate Cells From Highly Steatotic Tumor-bearing Liver Using CD49a. (2022)
  • Author(s): Yi Cheng, Ryota Yamagishi, Yoshiki Nonaka, Misako Sato-Matsubara, Norifumi Kawada, Naoko Ohtani
  • Journal Title: Cellular and molecular gastroenterology and hepatology Volume: 14 Pages: 964-966
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2022.07.006. Epub 2022 Jul 19.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer cells produce liver metastasis via gap formation in sinusoidal endothelial cells through proinflammatory paracrine mechanisms. (2022)
  • Author(s): Truong Huu Hoang, Misako Sato-Matsubara, Hideto Yuasa, Tsutomu Matsubara, Kazuo Ikeda, Ninh Quoc Dat, Yutaka Yasui, Hiroji Shinkawa, Shoji Kubo, Ryota Yamagishi, Naoko Ohtani, Katsutoshi Yoshizato, Jordi Gracia-Sancho, Norifumi Kawada, et al.
  • Journal Title: Sci Adv. Volume: 8 Pages: eabo5525
  • DOI: 10.1126/sciadv.abo5525.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 肝細胞膜による肝星細胞活性化の抑制作用 (2022)
  • Author(s): 井上喜楽々、松原三佐子、松原勤、宇留島隼人、湯浅秀人、大黒敦子、池田一雄、吉里勝利、鈴木孝幸、河田則文
  • Organizer: 第36回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 肝転移におけるがん細胞―肝類洞内皮細胞相互作用の解明 (2022)
  • Author(s): Huu Hoang Truong, 松原三佐子、湯浅秀人、Le thi Thah Thuy, 松原勤、池田一雄、吉里勝利、河田則文
  • Organizer: 第36回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 肝細胞膜による肝星細胞の脱活性化機構の解明 (2022)
  • Author(s): 井上喜来々、松原三佐子、松原勤、宇留島隼人、湯浅秀人、大黒敦子、池田一雄、吉里勝利、河田則文
  • Organizer: 第29回日本門脈圧亢進症学会総会
• [Presentation] 肝細胞と肝星細胞との細胞膜を介した直接的なクロストーク (2022)
  • Author(s): 肝細胞と肝星細胞との細胞膜を介した直接的なクロストーク，井上喜来々、松原三佐子、松原勤、宇留島隼人、湯浅秀人、大黒敦子、池田一雄、吉里勝利、鈴木孝幸、河田則文
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 肝細胞がんにおける肝類洞壁内皮細胞内ギャップ形成の分子機序解析 (2022)
  • Author(s): 松原三佐子、Huu Hoang Truong, 、湯浅秀人、井上喜楽々、松原勤、池田一雄、吉里勝利、河田則文
  • Organizer: 第29回肝細胞研究会
• [Presentation] 肝細胞の肝星細胞活性化抑制作用における肝細胞膜の重要性 (2022)
  • Author(s): 井上喜楽々、松原三佐子、松原勤、宇留島隼人、湯浅秀人、大黒敦子、池田一雄、吉里勝利、鈴木孝幸、河田則文
  • Organizer: 第29回肝細胞研究会