低酸素・低グルコース下における末梢神経軸索内ミトコンドリアの動態解析

• 研究課題/領域番号: 18K10678
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59010:リハビリテーション科学関連
• 研究機関: 札幌医科大学
• 研究代表者: 菊池 真 札幌医科大学, 医学部, 准教授 (20404585)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: ミトコンドリア / 軸索 / 低酸素-低グルコース / 末梢神経 / 初代培養細胞 / 低酸素－低グルコース / OGD / 低酸素 / 低グルコース

研究成果の概要

末梢神経軸索内のミトコンドリア（Mt)における低酸素-低グルコース（OGD）の影響を観察した。軸索内Mtは、OGD暴露１時間後に輸送数が減少した。停留MtはOGD暴露６時間後に長さが減少し、電子顕微鏡による観察では、軸索内Mtが球状化していた。タイムラプス顕微鏡の観察より、軸索内Mt長が減少した原因として、①輸送Mtの停止、②Mtの分裂、③Mt自身の短縮、が観察された。
以上の事より、OGDが軸索内Mtに与える影響として、輸送Mtの抑制と停留Mtの球状化を誘導することが明らかとなった。また、停留Mtの球状化の原因として、輸送Mtの停止・Mtの分裂・Mt自身の短縮がみられることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低酸素-低グルコース（OGD）は疑似虚血として用いられる。今回、OGD暴露により初代神経細胞培養の軸索や細胞核の変性が起きる前に、軸索内ミトコンドリア動態に影響が観察されたことにより、血流障害における神経細胞障害の治療ターゲットとして、ミトコンドリアが治療標的となることが期待できた。しかしながら、今回の研究ではミトコンドリアの動態が変化することを明らかにできたが、分子レベルでの検討はされていない。今後、治療につなげるためには、OGDにより変動するであろうミトコンドリア関連分子を、明らかにすることが重要であると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Oxygen-Glucose Deprivation Decreases the Motility and Length of Axonal Mitochondria in Cultured Dorsal Root Ganglion Cells of Rats (2023)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi S、Kohno T、Kojima T、Tatsumi H、Ohsaki Y、Ninomiya T
  • 雑誌名: 札幌医雑 巻: 91 ページ: 42-43
  • 国際共著
• [雑誌論文] FOXO3/TGF-β signal-dependent ciliogenesis and cell functions during differentiation of temperature-sensitive mouse cochlear precursor hair cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Kakuki T, Kohno T, Nishida S, Konno T, Kikuchi S, Ohwada K, Nakano M, Tezuka M, Takano K, Kojima T.
  • 雑誌名: Histochem Cell Biol. 巻: 157(4) 号: 4 ページ: 415-426
  • DOI: 10.1007/s00418-021-02068-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of HDAC and Signal Transduction Pathways Induces Tight Junctions and Promotes Differentiation in p63-Positive Salivary Duct Adenocarcinoma (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masaya、Ohwada Kizuku、Shindo Yuma、Konno Takumi、Kohno Takayuki、Kikuchi Shin、Tsujiwaki Mitsuhiro、Ishii Daichi、Nishida Soshi、Kakuki Takuya、Obata Kazufumi、Miyata Ryo、Kurose Makoto、Kondoh Atsushi、Takano Kenichi、Kojima Takashi
  • 雑誌名: Cancers 巻: 14 号: 11 ページ: 2584-2584
  • DOI: 10.3390/cancers14112584
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oxygen?Glucose Deprivation Decreases the Motility and Length of Axonal Mitochondria in Cultured Dorsal Root Ganglion Cells of Rats (2022)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shin、Kohno Takayuki、Kojima Takashi、Tatsumi Haruyuki、Ohsaki Yuki、Ninomiya Takafumi
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Neurobiology 巻: 43 号: 3 ページ: 1267-1280
  • DOI: 10.1007/s10571-022-01247-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Roles of Tricellular Tight Junction Protein Angulin-1/Lipolysis-Stimulated Lipoprotein Receptor (LSR) in Endometriosis and Endometrioid-Endometrial Carcinoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimada H, Kohno T, Konno T, Okada T, Saito K, Shindo Y, Kikuchi S, Tsujiwaki M, Ogawa M, Matsuura M, Saito T, Kojima T.
  • 雑誌名: Cancers 巻: 13 号: 24 ページ: 6341-6341
  • DOI: 10.3390/cancers13246341
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dysfunction of epithelial permeability barrier induced by HMGB1 in 2.5D cultures of human epithelial cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojima T, Shindo Y, Konno T, Kodera Y, Arai W, Miyakawa M, Ohwada K, Tanaka H, Tsujiwaki M, Sakuma Y, Kikuchi S, Ohkuni T, Takano K, Watanabe A, Kohno T.
  • 雑誌名: Tissue Barriers. 巻: Sep 18 号: 2 ページ: 1972760-1972760
  • DOI: 10.1080/21688370.2021.1972760
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Translocation of LSR from tricellular corners causes macropinocytosis at cell?cell interface as a trigger for breaking out of contact inhibition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kohno Takayuki、Konno Takumi、Kikuchi Shin、Kondoh Masuo、Kojima Takashi
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 35 号: 9
  • DOI: 10.1096/fj.202100299r
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of tight junctions in the epithelial-to-mesenchymal transition of cancer cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Kyuno Daisuke、Takasawa Akira、Kikuchi Shin、Takemasa Ichiro、Osanai Makoto、Kojima Takashi
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 巻: 1863 号: 3 ページ: 183503-183503
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2020.183503
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sarcomere length of the vastus intermedius with the knee joint angle change (2021)
  • 著者名/発表者名: Ando Ryosuke、Taniguchi Keigo、Kikuchi Shin、Mizoguchi Shogo、Fujimiya Mineko、Katayose Masaki、Akima Hiroshi
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 9 号: 5
  • DOI: 10.14814/phy2.14771
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increase in Epithelial Permeability and Cell Metabolism by High Mobility Group Box 1, Inflammatory Cytokines and TPEN in Caco-2 Cells as a Novel Model of Inflammatory Bowel Disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa Maki、Konno Takumi、Kohno Takayuki、Kikuchi Shin、Tanaka Hiroki、Kojima Takashi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 22 ページ: 8434-8434
  • DOI: 10.3390/ijms21228434
  • 査読あり
• [雑誌論文] ASPP2 suppression promotes malignancy via LSR and YAP in human endometrial cancer. (2020)
  • 著者名/発表者名: Konno T, Kohno T, Okada T, Shimada H, Satohisa S, Kikuchi S, Saito T, Kojima T.
  • 雑誌名: Histochem Cell Biol. 巻: 154(2) 号: 2 ページ: 197-213
  • DOI: 10.1007/s00418-020-01876-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondria transfer from mesenchymal stem cells structurally and functionally repairs renal proximal tubular epithelial cells in diabetic nephropathy in vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: Konari Naoto、Nagaishi Kanna、Kikuchi Shin、Fujimiya Mineko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 5184-5184
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40163-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rho-kinase and PKCα Inhibition Induces Primary Cilia Elongation and Alters the Behavior of Undifferentiated and Differentiated Temperature-sensitive Mouse Cochlear Cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kakiuchi A, Kohno T, Kakuki T, Kaneko Y, Konno T, Hosaka Y, Hata T, Kikuchi S, Ninomiya T, Himi T, Takano K, Kojima T.
  • 雑誌名: J Histochem Cytochem. 巻: in press 号: 7 ページ: 523-535
  • DOI: 10.1369/0022155419841013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Localization of Tricellular Tight Junction Molecule LSR at Midbody and Centrosome During Cytokinesis in Human Epithelial Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Konno Takumi、Kohno Takayuki、Kikuchi Shin、Shimada Hiroshi、Satohisa Seiro、Takano Kenichi、Saito Tsuyoshi、Kojima Takashi
  • 雑誌名: Journal of Histochemistry & Cytochemistry 巻: 68 号: 1 ページ: 59-72
  • DOI: 10.1369/0022155419886263
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 低酸素-低グルコースは軸索内ミトコンドリアの球状化を誘導する (2023)
  • 著者名/発表者名: 菊池 真、幸野貴之、小島 隆、辰巳浩之、大﨑雄樹、二宮孝文
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] 低酸素・低グルコース（OGD）における初代b使用末梢神経節細胞軸索におけるミトコンドリア胴体の観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 菊池 真、二宮孝文、辰巳浩之
  • 学会等名: 第52回日本臨床分子形態学会総会学術集会
• [学会発表] 短時間の低グルコース・低酸素が軸索内のミトコンドリアに与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 菊池 真、二宮孝文、辰巳治之
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会
• [学会発表] 膝関節角度と中間広筋および外側広筋のサルコメア長の関係 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安藤良介、谷口圭吾、菊池 真、溝口照悟、藤宮峯子、片寄正樹、秋間 広
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会
• [学会発表] 短時間の低グルコース・低酸素が軸索内のミトコンドリアに与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池 真、二宮孝文、辰巳治之
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会