2021 Fiscal Year Research-status Report
乳酸シャトル概念に基づく網膜・視神経変性疾患の病態解明と治療法の探索
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21K09675
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
中村 誠 神戸大学, 医学研究科, 教授 (80273788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
楠原 仙太郎 神戸大学, 医学研究科, 講師 (40437463)
栗本 拓治 神戸大学, 医学研究科, 助教 (50388815)
上田 香織 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (70792232)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 乳酸 / モノカルボン酸輸送体 / アクアポリン / 網膜神経節細胞 / 暗所視閾値電位 / 視神経挫滅 / 高眼圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マウス高眼圧モデルとして、マイクロビーズと粘弾性物質の前房内注入によって4週にわたり眼圧上昇できることを確認した。このマウスで、網膜進展標本を作製し、TUJ1免疫染色くを行ったところ、網膜神経節細胞が経時的に有意に脱落することをで確認した。Weestern blotting, 免疫沈降、ならびに免疫染色により、高眼圧モデルマウスでは、網膜内アクアポリン9(AQP9)、monocarboxylate transporter (MCT)1,2,4の発現が有意に低下していた。
視神経挫滅モデル１週で、24時間案順応後に暗所視閾値電位(STR)を測定したところ、STRが有意に低下した一方で、強い刺激によるa波、b波には変化はなく、このSTRの変化は視細胞や双極細胞の変化に続発するものではなく、網膜神経節細胞の機能低下であることが示された。また網膜伸展標本とTUJ1免疫染色で、高眼圧モデル同様網膜神経節細胞死が有意に増加した。また同じく、AQP9, MCT1,2,4の発現低下がみられた。
視神経挫滅マウスに高濃度乳酸を吸入麻酔下で3時間腹腔内投与することにより、網膜神経節細胞死、STR低下、AQP9, MCT1,2,4の発現低下は有意に改善した。
網膜の解糖系、電子伝達系の基質を質量分析装置でメタボローム解析を行ったところ、網膜内ではglucoseよりもL-lactateの濃度の方が有意に高かった。
網膜では定常状態下でも乳酸がグルコースよりも豊富に存在し、高眼圧や視神経挫滅で乳酸輸送体の発現が低下し、網膜神経節細胞の機能不全と細胞死が生じるが、外因性の乳酸投与が神経保護効果を発揮する可能性が示された。
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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
視神経挫滅もでるや高眼圧モデルにおけるAQP9とMCTとのinteraction、これらの乳酸輸送体発現と網膜神経節細胞死との関連、ならびに視神経挫滅における外因性乳酸腹腔内投与による網膜神経節細胞機能と生存の向上と乳酸輸送体の発現回復など、乳酸の網膜神経節細胞障害とそれに対する保護効果が間接的に示されつつある。これは計画通りの進捗と思われる。またメタボローム解析で網膜内のエネルギー基質として、乳酸が一般に考えられているよりも豊富に存在することも示されたことは計画よりも進んだ結果と思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
定常状態の網膜内のエネルギー基質の分布は同定したが、病的状態や乳酸投与後の変化について解析する必要がある。
網膜神経節細胞死については解析ができているが、グリア細胞特にミクログリアの変化に関する解析が手付かずである。今後は二光子顕微鏡を用いたin vivoのミクログリアの挙動と網膜神経節細胞死との関連、乳酸投与によるこれらの変化を検討する予定である。
また外因性乳酸投与のみならず、内因性に乳酸濃度を高める処置、たとえば運動が実際に網膜内の乳酸濃度を高め、また視神経挫滅や高眼圧による網膜神経節細胞死を抑制するか否か等の検証を行っていく予定である。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Protocol to test the efficiency and safety of frequent applications of skin electrical stimulation for Leber hereditary optic neuropathy: a single-arm, open-label, non-randomised prospective study.2021
Author(s)
Ueda K, Kurimoto T, Takano F, Murai Y, Mori S, Sakamoto M, Nagai T, Yamada-Nakanishi Y, Nakamura M
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Journal Title
BMJ Open
Volume: 11
Pages: e048814
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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