2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26293204
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
宮本 賢一 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (70174208)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬川 博子 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 講師 (70325257)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 慢性腎臓病 / リン代謝 / FGF23 / 脳室 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性腎臓病 (CKD)の進行や透析患者の生命予後においてリンコントロールは非常に重要な役割を演じている。近年、リン酸（以下リン）代謝調節系を支配する中核的なホルモンとして副甲状腺ホルモンに加えて、繊維芽細胞様増殖因子 FGF23 /klotho 系が明らかにされ、骨と腎臓を結ぶリン調節系の重要性が示唆された。しかしながら、なぜ、早期 CKD において、 FGF23 の上昇を介したリン蓄積異常が開始されるかについては、全く解明されていない。本研究では、腎臓、腸管および骨のリン代謝を制御している唾液腺および脳室に焦点をあて、想定されるリンセンサーXPR1 ,AKP3, NaPi-IIbの機能解明、唾液腺リン濃度制御機能、および脳室リン濃度制御と CKD における、その破綻の機序について、その分子機構を解明した。平成２６年度、 XPR1の役割を脈絡層で詳細に検討した結果、リンセンサーよりものリン排泄に関与しているデータが得られた。さらに、全身性リン負荷により、脳室内リン濃度の上昇よりも先に、唾液腺リン濃度が上昇するために、唾液腺におけるリン濃度の上昇を感知する機構が存在する可能性が示唆された。そこで、唾液腺リン濃度制御機序を解析した。その結果、リン負荷により、唾液腺リン濃度、 NaPi-IIbおよびXPR1の変化よりも先に、腸管アルカリフォスファターゼ AKP3の変動が観察された。つまり、 AKP3-NaPi-IIb-XPR1という、リン代謝制御系の存在が、唾液腺、腸管、脳室の順番に存在する可能性が示唆された。これらの制御系と FGF23誘導機序との関係を明らかにする必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の初年度の目的は、以下の項目である。本研究では、脳室に焦点をあて、想定されるリンセンサーXPR1 ,の機能解明、および脳室リン濃度制御について、その分子機構を検討した。
まず、XPR1 の機能解析では、Xenopus oocytesのシステムを用いて、XPR1の発現によりリン排泄や取り込みの変化を調べ、また、細胞外リン濃度への応答性を、調べた。それらの結果、 XPR1は、細胞外にリンを排泄する分子としての機能は確認されたが、リンセンサーとしての機能は検出できなかった。また、 XPR1の下流に存在すると想定される、リン応答臓器としての唾液腺や腸管において、AKP3およびNaPi-IIbの機能が、リンセンサーとしての機能している関与が想定された。次に、XPR1 によって活性化されるシグナルを同定した。我々のこれまでの成績より、腸管から分泌される液性因子が、細胞内シグナル伝達経路を介して脳室XPR1 の細胞内領域をリン酸化する可能性を得ている。そこで XPR1 活性化経路シグナルをin vitro で解明するため、各種キナーゼ分子によってリン酸化修飾を受けるアミノ酸残基をin sillico により検索し、それらの変異体を野生型 XPR1 発現プラスミドとともに、これら変異導入が XPR1 の機能に及ぼす影響について検討した。その結果、リン酸化による、リン感受機構への変化は観察できなかった。また、XPR1 の脈絡叢および腎臓特異的Conditional-KO マウスの作製に関しては、現在も、継続して実験を行なっている。以上、脳室における XPR1の機能の検討関して、リンセンサーとしての機能よりも、排泄分子としての性格を有していたので、リンセンサー分子の制御機能解明という視点では、当初の予想よりも研究計画が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
慢性腎臓病 (CKD)のモデルマウスにおいて、血中リン濃度の上昇が、生じると唾液腺および脳室におけるリン濃度が上昇する。これは、全身性リン過剰のマーカーと考えられる。そこで、食餌性リン濃度変化、遺伝性低リンモデル、急性腎臓病 (AKI),慢性腎臓病モデル、および静脈内リン投与マウスを、用いて、 FGF23の誘導機序および唾液中リン濃度の制御機序の関係を明らかにする。また、これらのリン負荷に XPR1および NaPi-IIbが関与しているか否か検討を加える。さらに、腸管―唾液腺、および腸管―脳室におけるリン代謝制御機能を解明するために、 NaPi-IIb-vill Creマウスを作製して、唾液腺および脳室におけるリン濃度変化を検討する。
次に、AKP3-KOマウスを用いて、全身性リン負荷により体内リン代謝を解析する。また、XPR1 の生理学的な役割を明らかにする為、破骨細胞をモデルに、 RANLKでの誘導後、破骨細胞分化により、誘導される条件下で、リン排泄機能およびリン輸送との関係を解明する。さらに、脳脈絡層におけるXPR1のリン排泄機序を詳細に検討する。NaPi-IIb-KOマウスの脳室および唾液腺での、リン／カルシウム代謝異常を調べる。この場合には、臓器特異的な各遺伝子の欠損の状況を、各種モニタータンパク質の発現を指標に最適化を行なう。また、 NaPi-IIbおよび AKP3遺伝子欠損マウスを用いて、唾液腺と唾液中リン濃度を、食事中で各種リン濃度を変化させた合成食を摂取後の、脳内室内、および唾液中のリン濃度の変化をモニターする。最後に、CKDモデルマウスを作製し、CKDの進行における早期リン代謝異常および FGF23濃度の早期上昇における唾液腺および脳室での、各分子の変化および、その表現型を解析する。
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| Causes of Carryover |
研究遂行に必要な試薬の入手に手間取り、研究計画で予定していた実験の一部が遅れ、年度内完了が困難となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越した金額は翌年度の消耗品費に加算し、使用予定である。
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Research Products
(38 results)
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[Journal Article] Effect of dietary components on renal inorganic phosphate (Pi) excretion induced by a Pi-depleted diet.2014
Author(s)
Ohnishi R, Segawa H, Ohmoto T, Sasaki S, Hanazaki A, Mori A, Ikuta K, Furutani J, Kawakami E, Tatsumi S, Hamada Y, Miyamoto K.
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Journal Title
J Med Invest.
Volume: 61(1-2)
Pages: 162-170
Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Molecular mechanisms of cadmium-induced fibroblast growth factor 23 upregulation in osteoblast-like cells.2014
Author(s)
Kido S, Fujihara M, Nomura K, Sasaki S, Mukai R, Ohnishi R, Kaneko I, Segawa H, Tatsumi S, Izumi H, Kohno K, Miyamoto K.
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Journal Title
Toxicol Sci.
Volume: 139(2)
Pages: 301-316
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Downregulation of renal type IIa sodium-dependent phosphate cotransporter during lipopolysaccharide-induced acute inflammation.2014
Author(s)
Ikeda S, Yamamoto H, Masuda M, Takei Y, Nakahashi O, Kozai M, Tanaka S, Nakao M, Taketani Y, Segawa H, Iwano M, Miyamoto K, Takeda E.
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Journal Title
Am J Physiol Renal Physiol.
Volume: 306(7)
Pages: F744-F750
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Hepatectomy-related hypophosphatemia: a novel phosphaturic factor in the liver-kidney axis.2014
Author(s)
Nomura K, Tatsumi S, Miyagawa A, Shiozaki Y, Sasaki S, Kaneko I, Ito M, Kido S, Segawa H, Sano M, Fukuwatari T, Shibata K, Miyamoto K.
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Journal Title
J Am Soc Nephrol.
Volume: 25(4)
Pages: 761-772
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 骨細胞除去マウスのカルシウム／リン代謝異常解析について2014
Author(s)
緒方雅央,辰巳佐和子,藤井理,阪口晴菜,新垣友啓,宮川淳美,永元健太,高濱和子,廣畠佑希子,金子一郎,瀬川博子,宮本賢一.
Organizer
第47回日本栄養・食糧学会 中国・四国支部大会
Place of Presentation
四国大学交流プラザ（徳島県徳島市）
Year and Date
2014-11-15 – 2014-11-16
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[Presentation] リンと栄養：最近の知見2014
Author(s)
宮本賢一.
Organizer
第16回透析に関する勉強会
Place of Presentation
中外製薬大阪支店（大阪府大阪市）
Year and Date
2014-10-09 – 2014-10-09
Invited
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[Presentation] 栄養とリン：最新の知見2014
Author(s)
宮本賢一.
Organizer
第6回大分ホスレノールセミナー
Place of Presentation
全労済ソレイユ（大分県大分市）
Year and Date
2014-07-17 – 2014-07-17
Invited
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[Presentation] 骨細胞の機能と異常.2014
Author(s)
辰巳佐和子,藤井理,宮本賢一.
Organizer
第57回日本腎臓学会学術総会
Place of Presentation
パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
Year and Date
2014-07-04 – 2014-07-06
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[Presentation] 生体内リン代謝調節機構における唾液腺の関与.2014
Author(s)
生田かよ,瀬川博子,向井朋,佐々木祥平,森絢加,花崎愛,森藤久美子,安井可奈子,石川康子, 上田乙也,堀場直,寺社下浩一,福島直,宮本賢一.
Organizer
第68回日本栄養・食糧学会大会
Place of Presentation
酪農学園大学（北海道江別市）
Year and Date
2014-05-30 – 2014-06-01
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[Book] 透析医学2014
Author(s)
辰巳佐和子,瀬川博子,宮本賢一.
Total Pages
719（472-475）
Publisher
医薬ジャーナル社
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