2014 Fiscal Year Annual Research Report
血管細胞における血流のメカノトランスダクション機構
| Project/Area Number |
26242043
|
|---|
| Research Institution | Dokkyo Medical University |
|---|
Principal Investigator |
安藤 譲二 獨協医科大学, 医学部, 特任教授 (20159528)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 希美子 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (00323618)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 血流 / 血管内皮細胞 / shear stress / 伸展張力 / 細胞膜 / 膜脂質相 / 膜流動性 / メカノトランスダクション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は血流のメカノトランスダクション機構に関して血流に起因する力学刺激であるshear stressが惹起する細胞膜の物理的性質の変化について各種蛍光プローブを用いた最新の分子イメージング法を駆使した解析を行った。環境感受性色素のLaurdanと２光子顕微鏡を用いた膜脂質相（lipid order）の測定では培養血管内皮細胞にshear stressが作用すると即座に形質膜のlipid orderがshear stressの強さ依存性に減少することが示された。とくに細胞膜のフラスコ状陥凹構造物で細胞内情報伝達因子が集積するカベオラではlipid orderが秩序液体相から無秩序液体相に遷移した。また、蛍光消光回復法イメージングによる解析ではshear stressが形質膜の流動性を増加させることが示された。他方、内皮細胞の伸展あるいは低浸透圧刺激で形質膜にstretchを与えるとlipid orderの増加と膜流動性の減少が見られた。さらに同様の解析を生体膜と類似の脂質で作製した巨大単一膜ベシクル（リポソーム）について行ったところ、shear stressは人工脂質二重膜のlipid orderを低下させ、stretchはlipid orderを増加させることを観察した。これらの所見は内皮細胞形質膜がshear stress とstretchに対して物理的性状を逆方向に変化させること、即ち、内皮細胞が形質膜を介して、これら２つの力学刺激を異なる刺激として分離してセンシングできることを示唆している。また、同様の反応が人工脂質二重層膜でも生じた事実は、こうした膜反応が生細胞に備わっているイオンチャネル、受容体、細胞骨格、接着分子などとは関係しない物理現象で、リン脂質二重膜が基本的に有している性質である考えられた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初、平成２６年度は細胞形質膜の力学応答を中心に解析することを目的とした。具体的には培養血管内皮細胞に流れ負荷装置で定量的なshear stressを作用させたときの①細胞膜の脂質相（lipid order）、②膜流動性、③コレステロールを含む膜脂質成分、の変化を解析すること、及び、細胞伸展装置と低滲透圧で細胞膜にstretch刺激を加えたときの細胞膜の物理的性質の変化を解析し、それをshear stressの反応と比較することを目指した。結果として平成２６年度内に上記全てについての実験を開始し、手技的な問題を解決しながら、目的とするデータをおおむね取得することができた。これらの実験は現在も進行中であるが、現時点までに学会報告や論文発表の基となる多くの有意義なデータを得ている。従って、研究の達成度としては順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度の研究により血管内皮細胞膜の物性がshear stressとstretchで異なる変化を示すことが判明した。即ち、shear stressは細胞膜の脂質相（lipid order）を低下させ、膜流動性を増加させる一方、stretchはlipid orderを増加させ、膜流動性を低下させた。そこで、細胞膜の物性の変化がshear stressとstretchのメカノトランスダクションにどの様な役割を果たすかについての研究をさらに推進するため、内皮細胞膜に発現する内皮細胞増殖因子受容体（VEGFR）と血小板増殖因子受容体（PDGFR）が各々shear stressとstretchでリガンド非依存性にリン酸化する現象に焦点を当て、細胞膜の物性変化とVEGFRとPDGFRの活性化との関連を探る予定である。現在、研究計画の変更はなく、研究を遂行する上で特段の問題点はない。
|
