嚢胞性疾患の新治療法の試み-核内受容体制御による亢進した細胞内情報伝達系の抑制-

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22590351
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 長尾 静子 藤田保健衛生大学, 疾患モデル教育研究センター, 准教授 (20183527)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 釘田 雅則 藤田保健衛生大学, 疾患モデル教育研究センター, 助教 (50440681) ; 柳生 茂 藤田保健衛生大学, 疾患モデル教育研究センター, 助教 (10200479) ; 吉原 大輔 藤田保健衛生大学, 疾患モデル教育研究センター, 助手 (70454402)
• Keywords: 嚢胞 / 核内受容体 / 細胞内情報伝達 / polycystic kidney / polycystic liver / ERK / PPAR / S6

Research Abstract

核内受容体peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR)-γのアゴニストであるピオグリタゾンは、「亢進したcAMP/PKA/B-Raf/MEK/ERKとCa^<2+>/PI3K/AKT/mTOR/S6K/S6細胞内情報伝達」を抑制することが期待できる。そこで代表的な多発性嚢胞腎(PKD)の疾患モデル動物にピオグリタゾン(PIO)を投与し、(1)2つの亢進した細胞内情報伝達系の抑制によって、腎臓と肝臓の病態が改善されることを明らかにすると共に、(2)腎臓において、PKD関連遺伝子産物の変異により変化した細胞内情報伝達経路が、核内受容体の関与する細胞内情報伝達経路から受ける影響をDNAマイクロアレイで網羅的に解析し、治療薬の開発に繋げることとした。本研究では、常染色体劣性PKD(ARPKD)のモデル動物であるPCKラットに生後4から20週齢まで、10mg/Kg PIOを毎日経口投与し材料を採取した。免疫組織化学染色とウエスタン解析によって、腎臓ではcAMP/PKA/B-Raf/MEK/ERKおよびCa^<2+>/PI3K/AKT/mTOR/S6K/S6細胞情報伝達経路を経由し、肝臓ではcAMP/PKA/B-Raf/MEK/ERK細胞情報伝達経路に加えTGF-β細胞情報伝達経路を経由し、細胞増殖と線維化を抑制することで、PIOが病態の進行を抑制することを明らかにした。さらに、DNAアレイ解析によって、PIOがEGF、PDGFおよびJUK細胞情報伝達経路を経由する細胞増殖を抑制することを明らかにした。また、DNAアレイ解析によって、脂肪酸代謝の鍵酵素であるStearoy1-Coenzyme A desaturase 1(SCD1)が抑制されることが示唆されたので、定量PCRおよび免疫組織化学染色したところ、発現が抑制されることを確認した。これらのことから、核内受容体であるPPAR-γのアゴニストがPKDの病態進行を抑制することが示唆されたので、核内受容体が関与する細胞情報伝達経路の抑制が、PKD患者の治療に繋がると考えられ、今後臨床治験に発展することが期待される。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究は、「多発性嚢胞腎(PKD)のモデル動物に、亢進した細胞内情報伝達経路を抑制する作用を持つ核内受容体のアゴニストを投与し、難治性疾患に指定されているPKDの治療薬開発に繋げるための研究を行なう」という研究目的であるが、核内受容体PPAR-γのアゴニストを、PKDモデル動物であるPCKラットに投与したところ、腎臓と肝臓における病態悪化が、複数の細胞情報伝達経路を経由し、細胞増殖と線維化を抑制することを明らかにし、核内受容体が関与する細胞内情報伝達がPKDの治療に寄与できる可能性を2年間で示すことができた。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題のこれまでの成果によって、核内受容体の制御がPKDの治療に寄与できることが示された。そこで、1)PPAR-γのアゴニスト様機能を有する別コンパウンドによるPKDの治療効果(候補物質は、PPAR-γのアゴニスト用機能を有する降圧剤であるテルミサルタン)、2)別の核内受容体の制御がPKDの治療に寄与できるか(候補核内受容体は、RXR)を複数のモデル動物(PCKラット、jckマウス、pcyマウス及びPKD1KOマウス)を用いて研究を推進していく予定である。

Research Products

• [Journal Article] The Raf kinase inhibitor PLX5568 slows cyst proliferation in rat polycystic kidney disease but promotes renal and hepatic fibrosis (2012)
  • Author(s): Buchholz B, Klanke B, Schley G, Bollag G, Tsai J, Kroening S, Yoshihara D, Wallace DP, Kraenzlin B, Gretz N, Hirth P, Eckardt KU, Bernhardt WM
  • Journal Title: Nephrol Dial Transplant Volume: 26(11) Pages: 3458-3465
  • DOI: 10.1093/ndt/gfr432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and Function of the Pancreas in the Polycystic Kidney Rat (2012)
  • Author(s): Yi L., Naruse S., Furuya S., Yamamoto A., Nakakuki M., Nagao S., Yoshihara D., Ko S.B.H., Wei M, Kondo T., Ishiguro H.
  • Journal Title: Pancreas Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global gene expression profiling in PPAR-γ agonist-treated kidneys in an orthologous rat model of human autosomal recessive polycystic kidney disease (2012)
  • Author(s): Yoshihara D, Kugita M, Yamaguchi T, Aukema H.M., Kurahashi H., Morita M., Hiki Y., Calvet J.P., Wallace D.P., Toyohara T., TAbe T., Nagao S.
  • Journal Title: PPAR Research Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intraspinal MAP1B : A Novel Therapeutic Target for Alzheimer's Disease? (2012)
  • Author(s): Mitsuyama Y., Futatsugi Y., Okuya M., Kawase T., Karagiozov K., Kato Y., Kanno T., Sano H., Nagao S., Koide T., Manabe T., Mitsuyama F.
  • Journal Title: International Journal of Alzheimer's Disease Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolomic profiling of the autosomal dominant polycystic kidney disease rat model (2011)
  • Author(s): Toyohara T, Suzuki T, Akiyama Y, Yoshihara D, Takeuchi Y, Mishima E, Nagao S, Soga T, Abe T
  • Journal Title: Clin Exp Nephrol Volume: 15(5) Pages: 676-87
  • DOI: doi:10.1007/s10157-011-0467-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphate overload induces podocyte injury via type III Na-dependent phosphate transporter (2011)
  • Author(s): Sekiguchi S, Suzuki A, Asano S, Nishiwaki-Yasuda K, Shibata M, Nagao S, Yamamoto N, Matsuyama M, Sato Y, Yan K, Yaoita E, Itoh M
  • Journal Title: Am J Physiol Renal Physiol Volume: 300(4) Pages: F848-F856
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00334.2010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Global gene expression profiling in kidneys of PPAR-gamma agonist-treated PCK rats, an orthologous model of human ARPKD (2011)
  • Author(s): Yoshihara D., Kugita M., Kurahashi H, Morita M, Hiki Y, Yamaguchi T, Aukema HM, Wallace DP, Calvet JP, Toyohara T., Abe T., Nagao S.
  • Organizer: American Society of Nephrology 44th Annual Meeting & Scientific Exposition
  • Place of Presentation: Philadelphia, PA USA
  • Year and Date: 20111100
• [Presentation] Acceleration of Smad3 phosphorylation at linker regions via c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) in cyst-lining epithelial cells in cpk mouse, a model of ARPKD (2011)
  • Author(s): Mukaiyama H., Nakanishi K., Hama T., Togawa H., Shima Y., Miyajima M., Takahashi H., Nagao S., Iijima K., Yoshikawa N
  • Organizer: American Society of Nephrology 44th Annual Meeting & Scientific Exposition
  • Place of Presentation: Philadelphia, PA USA
  • Year and Date: 20111100
• [Presentation] Metabolomic Profiling of the Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease Rat Model (2011)
  • Author(s): Takafumi Toyohara, Takehiro Suzuki, Yasutoshi Akiyama, Daisuke Yoshihara, Eikan Mishima, Yoichi Takeuchi, Sadayoshi Ito, Shizuko Nagao, Tomoyoshi Soga, Takaaki Abe
  • Organizer: American Society of Nephrology 44th Annual Meeting & Scientific Exposition
  • Place of Presentation: Philadelphia, PA USA
  • Year and Date: 20111100
• [Presentation] 多発性嚢胞腎ラットPCKの腎臓におけるPPARγアゴニスト投与の治療効果に関する網羅的遺伝子発現プロファイリング (2011)
  • Author(s): 吉原大輔、釘田雅則、山口太美雄、倉橋浩樹、長尾枝澄香(静子)
  • Organizer: 第43回藤田医学会総会
  • Place of Presentation: 豊明、日本
  • Year and Date: 20111000
• [Presentation] RXRは嚢胞形成機序における共通の因子か? (2011)
  • Author(s): 釘田雅則、吉原大輔、山口太美雄、長尾枝澄香(静子)
  • Organizer: 第43回藤田医学会総会
  • Place of Presentation: 豊明、日本
  • Year and Date: 20111000
• [Presentation] 網羅的遺伝子発現解析を用いた多発性嚢胞腎ラットPCKにおけるPPARγアゴニストによる治療機序の検証 (2011)
  • Author(s): 吉原大輔、釘田雅則、倉橋浩樹、森田美和、比企能之、山口太美雄、豊原敬文、阿部高明、長尾枝澄香(静子)
  • Organizer: 第19回嚢胞性腎疾患研究会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20110900
• [Presentation] cpkマウスにおける部位特定的リン酸化Smad3の発現 (2011)
  • Author(s): 浜武継、中西浩一、向山弘展、戸川寛子、島友子、宮嶋正康、高橋久英、長尾枝澄香(静子)、飯島一誠、吉川徳茂
  • Organizer: 第19回嚢胞性腎疾患研究会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20110900
• [Presentation] ヒト多発性嚢胞腎症のラットモデルにおけるPPAE-γアゴニストの治療効果 (2011)
  • Author(s): 吉原大輔、倉橋浩樹、森田美和、釘田雅則、比企能之、Aukema Harold、山口太美雄、Calvet James、Wallace Darren、長尾枝澄香(静子)
  • Organizer: 第54回日本腎臓学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Year and Date: 20110600
• [Presentation] 多発性嚢胞腎症モデルであるjckマウスの特徴 (2011)
  • Author(s): 長尾枝澄香(静子)、吉原大輔、釘田雅則、森田美和、山口太美雄、Wallace Darren
  • Organizer: 第58回日本実験動物学会総会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20110500
• [Presentation] PPAE-γ agonist ameliorates kidney and liver disease in an orthologous rat model of human autosomal recessive polycystic kidney disease (2011)
  • Author(s): Daisuke Yoshihara., Hiroki Kurahashi., Miwa Morita., Masanori Kugita., Yoshiyuki Hiki., Harold M.Aukema., Tamio Yamaguchi., James P.Calvet, Darren P.Wallace., Shizuko Nagao.
  • Organizer: World Congress of Nephrology 2011
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 20110400
• [Presentation] 生分解性不織布デバイスによる慢性腎不全モデルラットの治療効果 (2011)
  • Author(s): 堀秀生、川口和紀、大橋篤、新里昌功、森田美和、長尾枝澄香(静子)、北口暢哉
  • Organizer: 日本医工学治療学会第27回学術大会
  • Place of Presentation: 岡山、日本
  • Year and Date: 20110400
• [Remarks]
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/CAMHD/LAS/achievement/achievement.html