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Role of P2X7 receptor on C. perfringens beta-toxin-induced pathogenesis

Research Project

Project/Area Number 16K08794
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Bacteriology (including mycology)
Research InstitutionTokushima Bunri University

Principal Investigator

Masahiro Nagahama  徳島文理大学, 薬学部, 教授 (40164462)

Research Collaborator Takehara Masaya  
Kobayashi Keiko  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsウエルシュ菌 / β毒素 / P2X7受容体 / 病原性 / ウエルシュ菌β毒素 / 腸管毒性 / Pannexin1 / 細胞毒性 / オリゴマー
Outline of Final Research Achievements

For the first time, we have found that β-toxin produced by Clostridium perfringens type C, which is the cause of necrotizing enteritis, acts on the P2X7 receptor of host cells to develop toxicity. In this study, we clarified the pathogenesis of the toxin, and established the research base to expand to therapeutic application of this infection. 1) Cytotoxic mechanism of β-toxin: After acting on the P2X7 receptor of host cells, it was found that β-toxin damages the cell via the pannexin 1 involved in ATP release. 2) β-toxin-induced Intestinal injury: In the mouse ileal loop test, the toxin induced disruption of intestinal tissue, which revealed that the P2X7 receptor is involved. 3) Development of therapeutic agents for the toxin: It was found that the mouse lethal activity and enteric injury of β-toxin are suppressed by administration of BBG, which is a P2X7 receptor inhibitor, to be candidates for therapeutic agents.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトの壊疽性腸炎の原因であるC型ウエルシュ菌β毒素は、日本においては豚などの家畜に感染し、経済的な損失が懸念されている。本毒素の作用メカニズムが解明されれば、本菌による感染症の克服につながる。本研究では、β毒素の細胞障害作用や腸管障害作用を検討し、ATPの受容体の1つであるP2X7受容体に本毒素が作用して、障害を引き起こすことを明らかにした。さらに、P2X7受容体の阻害薬が、本毒素の作用を抑制することが判明した。以上より、本感染症の治療薬に候補が見出され、今後の応用が期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report

Research Products

(47 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 12 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (29 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Clostridium perfringens α-toxin impairs granulocyte colony-stimulating factor receptor-mediated granulocyte production while triggering septic shock2019

    • Author(s)
      Takehara Masaya、Seike Soshi、Sonobe Yuuta、Bandou Hiroto、Yokoyama Saki、Takagishi Teruhisa、Miyamoto Kazuaki、Kobayashi Keiko、Nagahama Masahiro
    • Journal Title

      Commun. Biol.

      Volume: 2 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0280-2

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    • Author(s)
      S. Seike, M. Takehara, K. Miyamoto, K. Kobayashi, M. Nagahama.
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta

      Volume: 1860 Pages: 428-433

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2017.10.003

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    • Author(s)
      Zeniya S, Kuwahara H, Daizo K, Watari K, Kondoh M, Yoshida-Tanaka K, Kaburagi H, Asada K, Nagata T, Nagahama M, Yagi K, Yokota T
    • Journal Title

      J. Control Release 283, 126-134 (2018)

      Volume: 283 Pages: 126-134

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2018.05.010

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    • Author(s)
      M. Nagahama, M. Takehara, K. Miyamoto, K. Ishidoh,K. Kobayashi
    • Journal Title

      Toxins

      Volume: 10(5)

    • DOI

      10.3390/toxins10050209

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    • Author(s)
      M. Nagahama, M. Takehara, K. Kobayashi
    • Journal Title

      Toxins

      Volume: 10(10)

    • DOI

      10.3390/toxins10100405

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      Nagahama M, Takehara M, Takagishi T, Seike S, Miyamoto K, Kobayashi K.
    • Journal Title

      Infect Immun

      Volume: 85

    • DOI

      10.1128/iai.00966-16

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      Krug SM, Hayaishi T, Iguchi D, Watari A,Takahashi A, Fromm M, Nagahama M, Takeda H, Okada Y,Sawasaki T, Doi T, Yagi K, Kondoh M
    • Journal Title

      J Control Release

      Volume: 260 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2017.05.024

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      Takehara M, Seike S, Takagishi T, Kobayashi K, Nagahama M
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      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 487(2) Pages: 419-425

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      10.1016/j.bbrc.2017.04.077

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      Takagishi T, Takehara M, Seike S, Miyamoto K, Kobayashi K, Nagahama M
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      Sci. Rep.

      Volume: 7 Pages: 5217-5217

    • DOI

      10.1038/s41598-017-05567-8

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      Takehara, M., Takagishi, T., Seike, S., Oda, M., Sakaguchi, Y., Hisatsune, J., Ochi, S., Kobayashi, K., Nagahama, M.
    • Journal Title

      Toxins.

      Volume: 9(8) Pages: 247-247

    • DOI

      10.3390/toxins9080247

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      Seike S, Miyamoto K, Kobayashi K, Takehara M, Nagahama M
    • Journal Title

      PLoS one

      Volume: 11

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0147957

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    • Author(s)
      Takehara M, Takagishi T, Seike S, Ohtani K, Kobayashi K, Miyamoto K, Shimizu T, Nagahama M
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 6 Pages: 28192-28192

    • DOI

      10.1038/srep28192

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      Takagishi T, Oda M, Takehara M, Kobayashi K, Nagahama M.
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta.

      Volume: 1858 Pages: 2681-2688

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2016.07.009

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    • Author(s)
      Takehara M, Takagishi T, Seike S, Oishi K, Fujihara Y, Miyamoto K, Kobayashi K, Nagahama M
    • Journal Title

      Biol. Pharm. Bull.

      Volume: 39 Issue: 10 Pages: 1694-1700

    • DOI

      10.1248/bpb.b16-00444

    • NAID

      130005598486

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
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      Seike S, Takehara M, Kobayashi K, Nagahama M.
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta

      Volume: 1858 Pages: 3150-3156

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2016.10.003

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      342
    • Publisher
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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