生体にはパルス幅0.1ミリ秒の微弱電流を特異的に認識する受容体が存在する

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25670260
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 甲斐 広文 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (30194658)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 物理療法 / 糖尿病

Research Abstract

これまで、パルス幅0.1ミリ秒の微弱電流 (MES) が細胞レベルならびに生体レベルで特有の生物活性を有することを明らかにし、昨年度は、その成果の一つとして、p53の活性化がパルス幅0.1ミリ秒の微弱電流により惹起されること、また、その活性化によっては、アポトーシスは引き起こされないことなどを分子機構とともに明らかにし、Journal of Biological Chemistryに発表した。MES の効果を制御する最上流因子, すなわち「MES 受容体」の存在を検証した. MES はphysical stress として, まず, 個の細胞を規定する細胞膜に影響を与え, 生体に受容されると想定される. そこで, 本研究では細胞膜に存在する機械的刺激受容体 transient receptor potential (TRP) channel family に焦点をあてた. まず, MES によるAMPK の活性化を指標とし, 全 29 種類存在する TRP channel に対して広範に作用する数種類の阻害剤を用いたスクリーニング実験を行った. その結果, 驚くべきことに, TRPM7 に阻害効果を示す複数の薬物が MES によるAMPK 活性化を抑制した. さらにsiRNA を用いた TRPM7 特異的ノックダウンでも同様の効果が確認された. 現在、TRPMの変異線虫ならびに他のTRP familyの変異線虫を揃え、その確認を実施中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

想定通りにTRPMのファミリーが0.1msの微弱電流の受容体である可能性が高まったため

Strategy for Future Research Activity

TRPM7の変異マウスを入手する可能性が高まったため、ほ乳類での検討も実施する予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度は、線虫を用いた実験が中心となり、経費がかかるほ乳類細胞の実験が少なかったため
線虫の結果より、TRPMファミリーが候補受容体であることがほぼ明らかになったため、TRPMのほ乳類ホモログの同定に注力していく。また、抑えの実験のために他のTRPファミリー変異体の線虫についても検討していく。

Research Products

• [Journal Article] Mild electrical stimulation with heat stimulation increase heat shock protein 70 in articular chondrocyte. (2013)
  • Author(s): Hiraoka N, Arai Y, Takahashi KA, Mazda O, Kishida T, Honjo K, Tsuchida S, Inoue H, Morino S, Suico MA, Kai H, Kubo T.
  • Journal Title: J. Orthop. Res. Volume: 31（6） Pages: 894-900
  • DOI: 10.1002/jor.22307.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mild Electrical Stimulation at 0.1-ms Pulse Width Induces p53 Protein Phosphorylation and G2 Arrest in Human Epithelial Cells. (2013)
  • Author(s): Ryosuke Fukuda, Mary Ann Suico, Kosuke Koyama, Kohei Omachi, Yukari Kai, Shingo Matsuyama, Kazunori Mitsutake, Manabu Taura, Saori Morino-Koga, Tsuyoshi Shuto and Hirofumi Kai
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 288 Pages: 16117-16126
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.442442.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Low-intensity direct electrical current stress suppresses pro-inflammatory cytokines expression via inhibition of multiple signaling pathways (2013)
  • Author(s): I. Shitanda, S. Matsuyama, K. Mitsutake, R. Fukuda, Y. Kai, M. Suico, T. Shuto, H. Kai
  • Organizer: 2013 ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: The New Orleans Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Lousiana,USA
  • Year and Date: 20131214-20131218
• [Presentation] 新たなPhysical Medicine；最適化された物理ストレスを活用した医療（予防）機器 (2013)
  • Author(s): 甲斐 広文
  • Organizer: 第11回維持透析患者の補完・代替医療研究会
  • Place of Presentation: 名古屋ルーセントタワー（愛知）
  • Year and Date: 20131208-20131208
• [Presentation] Specific pulse-width mild electrical stimulation induces p53 activation via p38 MAPK and ameliorates LPS-induced inflammatory cytokine response (2013)
  • Author(s): R. Fukuda, K. Omachi, M. A. Suico, K. Koyama, Y. Kai, S. Matsuyama, K. Mitsutake, S. Morino-Koga, T. Shuto, H. Kai.
  • Organizer: 15th International congress of immunology
  • Place of Presentation: Mico Milano Congressi, Milano, ITALY
  • Year and Date: 20130822-20130827
• [Presentation] Mild electrical stimulation with heat shock ameliorates nephritis and proteinuria in mouse model of X-linked alport syndrome (2013)
  • Author(s): Y. Kai, T. Koga, R. Fukuda, S. Morino-Koga, M. A. Suico, K. Koyama, T. Sato, T. Shuto, H. Kai
  • Organizer: 15th International congress of immunology
  • Place of Presentation: Mico Milano Congressi, Milano, ITALY
  • Year and Date: 20130822-20130827
• [Presentation] Beneficial effects and their molecular mechanisms of specific pulse width mild electrical stress as physical medicine (2013)
  • Author(s): H. Kai, T. Kondo, M.A. Suico, T. Shuto, E. Araki
  • Organizer: VI International Congress on Stress Proteins in Biology and Medicine
  • Place of Presentation: Edge conference Centre, Sheffield, UK
  • Year and Date: 20130818-20130822
• [Presentation] Specific pulse width mild electrical stress increases stress resistance and suppresses fat accumulation via activation of LKB1-AMPK signaling pathway. (2013)
  • Author(s): Shingo Matsuyama, Masataka Moriuchi, Mary Ann Suico, Tsuyoshi Shuto and Hirofumi Kai
  • Organizer: VI International Congress on Stress Proteins in Biology and Medicine
  • Place of Presentation: Edge conference Centre, Sheffield, UK
  • Year and Date: 20130818-20130822
• [Remarks] 熊本大学大学院薬学教育部 遺伝子機能応用学研究室
  • URL: http://molmed730.org/index.html