管腔臓器内臓痛を引き起こすシグナル経路の同定と内臓知覚過敏治療への応用

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26460694
• Research Institution: Kansai University of Nursing and Health
• Principal Investigator: 宮井 和政 関西看護医療大学, 看護学部, 准教授 (60283933)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 上皮組織 / ATP分泌 / PGE2受容体EP1 / 5-HT受容体 / cAMP / 一酸化窒素 / cGMP

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、内臓知覚過敏を引き起こす原因として、機械・化学刺激に応じた上皮からのATP分泌過多の可能性に着目し、我々が同定した膀胱上皮からのATP分泌制御シグナルが内臓知覚過敏を症状とする疾患においてどのように作用しているのか、また、内臓知覚過敏の治療薬の標的となりうるのかを明らかにすることを目指している。平成26年度における研究の最初のステップとして、膀胱上皮における3種類のATP分泌制御系（①PGE2受容体EP1→小胞体Ca2+放出↑→ATP分泌↑、②5HT1D→cAMP↓→ATP分泌量↓; 5HT4→cAMP↑→ATP分泌↑、③貯蔵量作動性Ca2+流入→NOS活性↑→cGMP↑→ATP分泌↓）が、食道上皮や直腸上皮からのATP分泌にどのように作用しているのかを精査した。その結果、1)食道上皮ではPGE2受容体EP1からのシグナルが膀胱上皮と同様にATP分泌を促進していること、2)食道上皮では有意に発現している5HT受容体が存在せず、cAMPの増加が膀胱上皮とは逆にATP分泌を抑制していること、3)食道上皮ではNO-cGMP系が膀胱上皮と同様にATP分泌を抑制していること、4)直腸上皮では、膀胱上皮とは異なり、PGE2受容体EP1からのシグナルはATP分泌に殆ど影響を及ぼさないこと、5)直腸上皮ではおもに5HT4受容体が発現しているが、その作用は膀胱上皮とは逆で、5HT4受容体刺激によるcAMPの増加はATP分泌を抑制していること、を明らかにした。
次に、上記シグナル経路を構成する分子であるEP1・5HT1D・5HT4・NOSのmRNA発現量を同定するため、リアルタイムPCRに用いるプライマーの設計を行い、正常なラットの膀胱、食道、直腸の各組織においてリアルタイムPCRの実験系が働いていることを確認した。この結果を受け、現在内臓知覚過敏を呈する疾患モデルラットを作成中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成26年度の次のステップは、内臓知覚過敏を呈する疾患モデルラットを作成し、疾患時におけるATP分泌制御シグナル系分子群の発現量を定量することであったが、この目的を効率よく達成するためには、膀胱上皮からのATP分泌制御系が食道上皮や直腸上皮において同様の働きをもつかどうか、すなわち、どのシグナル系分子の発現量の変動を解析すればよいのかを検討する必要がある。平成26年度にこの点を丁寧に検討した結果、膀胱上皮における3種類のATP分泌制御シグナル系の他臓器上皮での働きは当初の予想以上に複雑だったため、これをきちんと精査する必要が生じ、研究の進行が若干遅れている。しかしながら、平成26年度の詳細な解析により、膀胱・食道・直腸の上皮でほぼ同様の働きをしているシグナル系（NO-cGMP系）、臓器によっては作用していないシグナル系（PGE2受容体EP1からのシグナル系）、臓器によって作用の全く異なるシグナル系（5HT受容体からのシグナル系）に区別することができ、どの疾患モデルでどのシグナル分子の発現量を検討すればよいのかが明らかになったので、今後は各シグナル分子の発現量の変化や作動薬、阻害薬を用いた内臓知覚過敏の緩和の可能性へと効率よく研究が進むと考えている。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度は、現在既にパイロットスタディに着手しているリアルタイムPCR実験系を確立し、さらに内臓知覚過敏を呈する疾患（間質性膀胱炎、胃食道逆流症、過敏性腸症候群）モデルラットを作成したうえで、内臓知覚過敏時の各シグナル分子のmRNA発現量の変化を同定する。またタンパク質レベルでの発現量の変化もウエスタンブロット法や免疫組織化学法により解析する。さらに、各疾患モデルラットにおける膀胱・食道・直腸の各上皮からの機械刺激、化学刺激によるATP分泌量を正常ラットと比較し、内臓知覚過敏とATP分泌量を相関関係も明らかにする。
各疾患モデルラットにおいて発現量に変動が見られたシグナル分子に関しては、その作動薬や阻害薬が疾患モデルラットにおける内臓知覚過敏や内臓痛を緩和できるかどうかを検討する。この解析は平成27年度から平成28年度にかけて実施する予定である。

Causes of Carryover

研究の進行の遅れにより、当初平成26年度の導入を予定していたリアルタイムPCR機器（LightCycler Nanoインスツルメント・Roche Diagnostics 6407773・1,390千円）の購入が平成27年度にずれこんだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額の全てと平成27年度分の予算の一部を用いて、リアルタイムPCR機器（LightCycler Nanoインスツルメント・Roche Diagnostics 6407773・1,390千円）を購入する。