2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26293195
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
杉浦 久敏 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20445092)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 酸化型コレステロール / KLF5 / 活性酸素種 / 活性窒素種 / 細胞老化 / 活性硫黄分子種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
COPDの病態における肺構築細胞の役割を解明するために、本研究では、以下の二つの観点から研究を遂行している。
1) 肺構築細胞に着目した気腫化の形成機序の解明
気腫化の形成には、肺構築細胞の老化や機能不全が関与すると考えられている。我々は、COPDの肺線維芽細胞では、細胞老化と創傷治癒機能障害が見られることを明らかにしてきた。本年度は、COPD患者の気道で産生が増加している27-hydroxycholesterol(27-OHC)の肺線維芽細胞への作用およびその細胞内シグナリングについて明らかにした。27-OHCを投与することで、肺構築細胞内で活性酸素種/窒素種が過剰に産生され、最終的にはprostaglandin E2の産生を刺激することで肺構築細胞の老化に関与することが明らかになった。これらの結果は、今後、英文誌に掲載予定である(Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2016)。さらに今年度は、新たな抗老化関連分子について検討を行っており、COPDの血漿、肺組織中で産生が低下していることを見出している。
2) 肺構築細胞に着目した末梢気道線維性狭窄の形成機序の解明
COPD患者の気道線維芽細胞は強い線維化能を有することが明らかになったが、これはは、Kruppel-like factor 5 (KLF5)によって制御されていることを解明した。KLF5は、肺線維芽細胞の形質転換や蛋白分解酵素の発現を増強することで組織のリモデリングに関係することを見出した。さらに、KLF5は強い酸化/ニトロ化ストレスにより発現が増強し、活性化されることも解明した。KLF5は、COPD患者の末梢気道壁で高発現しており、同時にCOPD患者の肺血管壁にも極めて強く発現していることを明らかにした。これらの結果は、本年度に英文誌に掲載された (Respir Res 2016)。
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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
本研究の目標は、肺構築細胞の機能面から見たCOPDの病態形成の解明であり、COPDの重要な病理学的変化である肺実質の気腫化と末梢気道の線維性狭窄の機序を明らかにすることである。気腫化に関しては、特に細胞老化と細胞老化に伴う機能不全や炎症に着目し検討を行ってきた。そして、細胞老化に関しては、酸化型コレステロールの一種である27-OHCが関与していることを明らかにした。既に本研究内容は、英文誌に掲載予定であり、今後は、引き続き細胞老化に焦点を当て、抗老化因子の発現について検討を加えていく予定である。現在、100名近いCOPD患者の血漿を用いた検討で、抗老化液性因子の産生低下が確認されており、これらの成果を英文誌に発表する準備を行っている。
末梢気道線維性狭窄に関する検討では、本年度までの成果として、KLF5の発現が、酸化/ニトロ化ストレスにより発現調節されていることが明らかになった。現在、COPDの抗酸化分子として、全く新規のレドックス関連分子である活性硫黄分子種に着目し、その役割を含めて検討を行っているところである。すでに、COPD患者から喀痰、肺組織検体を採取済みであり、活性硫黄分子種の産生様式や動態について、独自のLC/MS/MS測定系を用いて (PNAS 2014)、検討を加える予定である。これらの活性硫黄分子種の産生動態が明らかになれば、COPD患者の末梢気道病変に対する新たな治療法の確立につながると考えられる。現在、活性硫黄分子種に対する基礎研究も進行しており、英文誌への投稿準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
肺の気腫化に対する肺線維芽細胞の役割ならびに細胞老化に対する酸化型コレステロールの役割に関する検討では一定の成果が得られている。今後は、COPDの気道上皮細胞における細胞老化や酸化ストレスに対する役割について解明を進めていく予定である。さらに、気道上皮細胞を用いた活性硫黄分子種の役割の検討については、COPD患者由来の気道上皮細胞では、その産生が低下していることを明らかにしている。さらに、活性硫黄分子種の測定系であるLC/MS/MSの測定精度を向上させるために、Br-bimaneの代わる新たな付加体を検討中である。この測定系については、本学環境保健医学分野の赤池らと協力し、確立を目指す。また、気道上皮細胞の分離培養は、肺線維芽細胞の培養より技術的に困難である。今後は、より多くの肺組織や気道上皮細胞を含む肺構築細胞を得るために、グループの研究員（大学院生を含む）を3名増員し、精力的に検体採取に当たる予定である。また、肺組織の採取に関しては、当院呼吸器外科とも協力し、組織検体数の更なる増加につなげるように努力する予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度請求額と併せ、平成28年度の研究遂行に使用する予定である。本年度は、肺構築細胞のgenotype解析として、マイクロアレイによる検討を行う予定である。1検体当たり、約10万円の費用が見込まれ、約15～20検体の解析を行う予定である。さらに各種抗体の購入費用、ならびに肺構築細胞の培養と保存に研究を充当する予定である。
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[Journal Article] Possible role of Krüppel-like factor 5 in the remodeling of small airways and pulmonary vessels in chronic obstructive pulmonary disease.2016
Author(s)
Abe K, Sugiura H, Hashimoto Y, Ichikawa T, Koarai A, Yamada M, Numakura T, Onodera K, Tanaka R, Sato K, Yanagisawa S, Okazaki T, Tamada T, Kikuchi T, Ichinose M.
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Journal Title
Respir Res.
Volume: 17
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Cigarette smoke augments MUC5AC production via the TLR3-EGFR pathway in airway epithelial cells.2015
Author(s)
Kanai K, Koarai A, Shishikura Y, Sugiura H, Ichikawa T, Kikuchi T, Akamatsu K, Hirano T, Nakanishi M, Matsunaga K, Minakata Y, Ichinose M.
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Journal Title
Respir Investig
Volume: 53
Pages: 137-148
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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