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2012 Fiscal Year Annual Research Report

アクロレインの細胞障害機序解明とその臨床応用

Research Project

Project/Area Number 23390038
Research InstitutionAmine Pharma Research Institute Co., Ltd.

Principal Investigator

五十嵐 一衛  株式会社アミンファーマ研究所, その他部局等, その他 (60089597)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西村 和洋  千葉大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (60302569)
柏木 敬子  千葉科学大学, 薬学部, 教授 (80169424)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2015-03-31
Keywordsアクロレイン / 細胞障害 / 脳梗塞 / アルツハイマー病 / GAPDH / マクロファージの泡沫化
Research Abstract

1.アクロレインが細胞障害を引き起こす際にどの蛋白質の不活化が起こるかをNeuro2a細胞を用いて検討したところ、GAPDHの活性中心に存在するCysがアクロレインにより修飾を受け不活化され、ATP合成が低下すると共に、不活化GAPDHが核に移動し、アポトーシスを引き起こすことが明らかとなった。
2.脳梗塞の前段階で動脈硬化が起こるが、動脈硬化にはマクロファージの泡沫化が強く関与している。マクロファージの泡沫化はLDLのマクロファージへの取り込みが関わっており、不飽和脂肪酸の酸化がLDLの取り込みを促進すると考えられていた。しかし、私共の実験では、LDL中のアポリポプロテインBがアクロレイン化され、このアクロレイン化されたアポリポプロテインBをスカベンジャー受容体クラスAタイプ1(SR-A1)が認識し、LDLを取り込み、マクロファージが泡沫化することが明らかとなった。
3.認知障害には脳委縮、脳白質病変が強く関与しているので、血漿中の蛋白質結合型アクロレイン(PC-Acro)が認知症のバイオマーカーとなるかどうかを、健常者77名、軽度認知障害者33名、アルツハイマー病患者34名の血漿を用いて検討した。その結果、認知症患者のPC-Acroはアミロイドβ40/42と共に、健常者に比べ有意に上昇していた。すなわち、画像診断とこの2種のバイオマーカーを併用すると、認知症の診断の精度が上昇することが明らかとなった。
4.グルタミン酸受容体の一種であるNMDA受容体は、Ca2+を輸送することにより脳梗塞に強く関与していることが知られている。私共はこのNMDA受容体のアミノ酸残基変異体を作製し、スペルミンの結合部位を同定した。スペルミンはGluN1とGluN2Bサブユニットの調節領域に結合し、GluN1とGluN2Bサブユニット間の間隙を拡げ、Ca2+輸送を促進することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要に記したように、研究計画は順調に進展している。
細胞障害において、アクロレインが活性酸素より強く関与していることを証明する実験を、今後更に展開していく予定である。

Strategy for Future Research Activity

アクロレイン量を減少させると、脳梗塞や認知症の症状が軽減することを明確にすると共に、副作用の少ない脳機能改善薬の開発を目指す。

  • Research Products

    (37 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (25 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Inactivation of GAPDH as one mechanism of acrolein toxicity.2013

    • Author(s)
      Nakamura, M.
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 430 Pages: 1265-1271

    • DOI

      http://dx.doi.org/ 10.1016/j.bbrc.2012.12.057

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acrolein-conjugated low density lipoprotein induces macrophage foam cell formation.2013

    • Author(s)
      Watanabe, K.
    • Journal Title

      Atherosclerosis

      Volume: 227 Pages: 51-57

    • DOI

      http://dx.doi.org/ 10.1016/j.atherosclerosis.2012.12.020

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pentamines as substrate for human spermine oxidase.2013

    • Author(s)
      Takao, K.
    • Journal Title

      Biol. Pharm. Bull.

      Volume: 36 Pages: 407-411

    • DOI

      10.1248/bpb.b12-00818

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inverse correlation between stroke and urinary 3-hydroxypropyl mercapturic acid, an acrolein-glutathione metabolite.2012

    • Author(s)
      Yoshida, M.
    • Journal Title

      Clin. Chim. Acta

      Volume: 413 Pages: 753-759

    • DOI

      10.1016/j.cca.2012.01.020

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Augmented glutathione synthesis decreases acrolein toxicity.2012

    • Author(s)
      Tomitori, H.
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 418 Pages: 110-115

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2011.12.143

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] AMD1 is essential for ESC self-renewal and is translationally down- regulated on differentiation to neural precursor cells.2012

    • Author(s)
      Zhang, D.
    • Journal Title

      Genes Dev.

      Volume: 26 Pages: 461-473

    • DOI

      10.1101/gad.182998.111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Increased protein-conjugated acrolein and amyloid-40/42 ratio in plasma of patients with mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease.2012

    • Author(s)
      Waragai, M.
    • Journal Title

      J. Alzheimer’s Dis.

      Volume: 32 Pages: 33-41

    • DOI

      http://dx.doi.org/ 10.3233/JAD-2012-120253

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural change of R domain heterodimer of NMDA receptor GluN1 and GluN2B through binding of spermine and ifenprodil.2012

    • Author(s)
      Tomitori, H.
    • Journal Title

      J. Pharmacol. Exp. Ther.

      Volume: 343 Pages: 82-90

    • DOI

      http://dx.doi.org/ 10.1124/jpet.112.192286

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced biofilm formation and/or cell viability by polyamines through stimulation of response regulators UvrY and CpxR in the two-component signal transducing systems, and ribosome recycling factor.2012

    • Author(s)
      Sakamoto, A.
    • Journal Title

      Int. J. Biochem. Cell Biol.

      Volume: 44 Pages: 1877-1886

    • DOI

      http://dx.doi.org/ 10.1016/j.biocel.2012.07.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure and function of polyamine-amino acid antiporters CadB and PotE in Escherichia coli.2012

    • Author(s)
      Tomitori, H.
    • Journal Title

      Amino Acids

      Volume: 42 Pages: 733-740

    • DOI

      http://dx.doi.org/ 10.1007/s00726-011-0989-9

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Identification and its effect on cell growth of acrolein-conjugated protein in mouse mammary carcinoma FM3A cells.2012

    • Author(s)
      Tomitori, H.
    • Organizer
      International Congress on “Polyamines: Biological and Clinical Perspectives”
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turky
    • Year and Date
      20120902-20120907
  • [Presentation] Enhanced biofilm formation and cell viability by polyamines through polyamine stimulation of response regulators UvrY and CpxR in the two-component signal transducing systems and ribosome recycling factor.2012

    • Author(s)
      Sakamoto, A.
    • Organizer
      International Congress on “Polyamines: Biological and Clinical Perspectives”
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turky
    • Year and Date
      20120902-20120907
  • [Presentation] Properties of polyamine uptake by human organic cation transporter 2.2012

    • Author(s)
      Higashi, K.
    • Organizer
      International Congress on “Polyamines: Biological and Clinical Perspectives”
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turky
    • Year and Date
      20120902-20120907
  • [Presentation] Comparison of putrescine uptake catalyzed by PotFGHI and PuuP in Escherichia coli.2012

    • Author(s)
      Terui, Y.
    • Organizer
      International Congress on “Polyamines: Biological and Clinical Perspectives”
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turky
    • Year and Date
      20120902-20120906
  • [Presentation] 動物細胞のグリコサミノグリカン解析とポリアミンの役割.

    • Author(s)
      今村正隆
    • Organizer
      「ポリアミンと核酸の共進化」第11回合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京慈恵会医科大学西新橋校西講堂
  • [Presentation] 真核細胞における新規ポリアミンモジュロンの同定及び蛋白質合成促進機構の解明.

    • Author(s)
      吉田健人
    • Organizer
      「ポリアミンと核酸の共進化」第11回合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京慈恵会医科大学西新橋校西講堂
  • [Presentation] アクロレイン抱合GAPDHを介したアクロレインの細胞毒性機序.

    • Author(s)
      中村瑞穂
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
  • [Presentation] ポリアミンによるバイオフィルム形成能及び生存率の上昇.

    • Author(s)
      坂本明彦
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
  • [Presentation] スペルミンおよびイフェンプロジルの結合によるNMDA受容体GluN1及びGluN2BのN末端調節領域の構造変化.

    • Author(s)
      斎木遼太郎
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
  • [Presentation] Structural change of R domain heterodimer of NMDA receptor GluN1 and GluN2B through binding of spermine and ifenprodil.

    • Author(s)
      Kashiwagi, K.
    • Organizer
      International Congress on “Polyamines: Biological and Clinical Perspectives”
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turky
  • [Presentation] Estimation of brain stroke by acrolein derivatives in plasma and urine.

    • Author(s)
      Igarashi, K.
    • Organizer
      International Congress on “Polyamines: Biological and Clinical Perspectives”
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turky
    • Invited
  • [Presentation] Biochemistry of polyamines: molecules modulating diverse cellular function in all living organisms.

    • Author(s)
      Igarashi, K.
    • Organizer
      13th FAOBMB
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Invited
  • [Presentation] アフリカツメガエル胞胚腔に注入したActivin Aの後方化作用に対するポリアミンの影響.

    • Author(s)
      三品尊道
    • Organizer
      日本ポリアミン学会第4回大会
    • Place of Presentation
      松島・ホテル大観荘
  • [Presentation] 翻訳因子eIF1Aのポリアミンによる蛋白質合成促進機構の解明.

    • Author(s)
      笠原拓馬
    • Organizer
      日本ポリアミン学会第4回大会
    • Place of Presentation
      松島・ホテル大観荘
  • [Presentation] 細胞周期進行におけるポリアミンの機能解析.

    • Author(s)
      山下智子
    • Organizer
      日本ポリアミン学会第4回大会
    • Place of Presentation
      松島・ホテル大観荘
  • [Presentation] マスト細胞の顆粒形成に対するポリアミンの影響.

    • Author(s)
      芝山徹
    • Organizer
      日本ポリアミン学会第4回大会
    • Place of Presentation
      松島・ホテル大観荘
  • [Presentation] GAPDHを介したアクロレイン毒性機序の解明.

    • Author(s)
      中村瑞穂
    • Organizer
      日本ポリアミン学会第4回大会
    • Place of Presentation
      松島・ホテル大観荘
  • [Presentation] アセトアルデヒドは、スペルミンオキシダーゼを転写レベルで誘導する.

    • Author(s)
      植村武史
    • Organizer
      日本ポリアミン学会第4回大会
    • Place of Presentation
      松島・ホテル大観荘
  • [Presentation] 脳機能改善薬としての機能を目指したメマンチン-ポリアミンハイブリッドの合成とNMDA受容体阻害活性.

    • Author(s)
      熊本卓哉
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Presentation] ポリアミンによる翻訳伸長因子eIF1Aの蛋白質合成促進機構の解明.

    • Author(s)
      坂本明彦
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Presentation] グリコサミノグリカン鎖合成に対するポリアミンの効果.

    • Author(s)
      今村正隆
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Presentation] 軽度認知障害及びアルツハイマー病患者における血漿蛋白質抱合アクロレイン及びアミロイド40/42比の上昇.

    • Author(s)
      吉田円
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Presentation] アクロレイン化LDLによるマクロファージの泡沫化経路の検討.

    • Author(s)
      渡辺健太
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Presentation] 食餌性高コレステロール血症ウサギの動脈硬化病巣におけるアクロレイン化タンパクの存在と局在.

    • Author(s)
      中里有希
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Presentation] 大腸菌プトレスシン輸送蛋白質PotFGHI及びPuuPの生理的意義の解明.

    • Author(s)
      照井祐介
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
  • [Remarks] 株式会社アミンファーマ研究所

    • URL

      http://www.amine-pharma.com/modpage01-2129/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 3-HPMAを指標とした脳卒中及び/又は脳梗塞の判定方法2012

    • Inventor(s)
      五十嵐一衛、柏木敬子、吉田円、溝井睦美、斎木遼太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      株式会社アミンファーマ研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2012/064960
    • Filing Date
      2012-06-11

URL: 

Published: 2014-07-24  

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