2023 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the molecular mechanism under biological response of optic disc astrocytes to mechanical stress
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21K09741
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松下 賢治 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40437405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
臼井 審一 大阪大学, 大学院医学系研究科, 講師 (20546882)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 網膜および視神経乳頭（ONH）アストロサイト / メカニカルストレス / 緑内障 / 一過性眼圧上昇 / GFAP / S100B / アクチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑内障は、不可逆的かつ進行性の一連の視神経変性であり、しばしば疾患の進行に伴うアストロサイトのリモデリングを伴う。しかし、リモデリングの過程そのものについては、十分に分かっていない。メカニカルストレス下における網膜および視神経乳頭（ONH）アストロサイトの形態を調べ、アストロサイトのリモデリングに先行する前駆状態が存在するかどうかを解析する。培養細胞に対する眼圧上昇と機械的ストレスという病態を模倣するために、一過性眼圧上昇（OHT）マウスモデルとin vitro細胞伸展モデルを確立した。GFAP、S100Bおよびアクチン染色を用いてアストロサイトの形態と細胞骨格の特性を解析し、qPCRを用いてmRNA発現を測定した。また、S100BとONHアストロサイトの形態との関連を調べるため、S100Bの発現をsiRNAで不活化した。アストロサイトは、活性化し肥大が始まる前の初期に、OHTマウスモデルにおいて、GFAP強度が弱くなった。これはGFAP mRNA発現の増加とS100B mRNA発現の減少を伴った。 In vitroで伸展したアストロサイトは収縮し、細胞突起が少なく細胞体が伸長する傾向があった。S100Bのダウンレギュレーションは、in vivoとin vitroの両方のモデルで検出された。S100Bが不活化されたONHアストロサイトは、同様に細長い形態を持ち、GFAPの増加を示した。機械的ストレスに対する初期反応として、S100Bの発現はアストロサイトでダウンレギュレートされ、細胞の「弱化」を思わせる細長い形態をとる。細胞内のS100B発現を抑制すると、同様の形態変化とGFAPの上昇が誘導された。このメカニカルストレスによる変化は可逆的であり、S100Bに関連している再活性化が認められた。
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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
S100Bは細胞内カルシウムを結合するタンパク質で、カルシウム濃度に関与し、様々な細胞機能と関わる。と同時に、S100タンパク質の中で、分泌可能な数少ないタンパク質であり、細胞間の相互作用にも注目が向けられる。このタンパク質S100Bの機能について、さらに深めるためにはCa イメージングが必要であるが、機器調整が遅れ進まなかった。ようやく、再開可能となり、追加実験でアストロサイトの細胞機能にS100Bを解明できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
S100Bは細胞骨格のGFAPとアクチンを中心にアストロサイトの細胞形態を変化させる。乳頭アストロサイトに対するメカニカルストレスによる形態変化は可逆的であり、S100Bに関連している再活性化が認められたことから、この可逆性が何に依存するかを解明する。その機構解明により、脳のアストロサイトで言われている活性化アストロサイトと異なるPreconditioning状態が起こりうるのか、その性状と機能の違いについて、Caイメージングを中心に解析を進める。このことにより、初期緑内障が如何に制御可能かを示すことが可能となり新たな神経保護機構を創出できる。
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| Causes of Carryover |
機器調整のため、追加実験が延長され、そのため使用予定の研究費用が使用されなかったため。
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