| 研究課題/領域番号 |
23K07711
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分53040:腎臓内科学関連
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| 研究機関 | 福山大学 |
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研究代表者 |
木平 孝高 福山大学, 薬学部, 教授 (90377276)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 腎虚血再灌流障害 / 低酸素誘導因子 / グルタチオン分解酵素 / 細胞死 / アポトーシス / リモデリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
腎虚血再灌流障害（rIRI）は、一時的な腎組織への血流遮断後、血流が再開した際に起こる腎機能障害である。rIRIは、腎移植患者の予後に大きく影響することから、新たな治療法の開発が望まれている。rIRIにおける尿細管細胞死の適切な誘導が、rIRIからの回復に寄与すること、グルタチオン分解酵素（CHAC1）がこれに関与していることを示唆する結果が得られた。そこで、CHAC1による細胞死制御メカニズムを解明することにより、 細胞死発現とrIRI発症および回復との関連を明らかにすることを目的とし、研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
野生型マウス（WT）に腎虚血再灌流障害を誘発すると、再灌流後６時間で腎尿細管細胞のアポトーシスが増加する。一方、低酸素誘導因子ヘテロ欠損マウス（hKO）では再灌流後６時間でのアポトーシス増加は観察されず、２４時間後に増加する。このアポトーシスの発現するタイミングの違いが、hKOマウスにおいて腎虚血再灌流障害が遷延する原因の一つと考えられる。
本研究において、再灌流後、WTマウスの腎臓においてはグルタチオン分解酵素（CHAC1）が発現上昇するのに対し、hKOマウスの腎臓ではCHAC1の発現は抑制されることが明らかとなった。CHAC1はアポトーシス誘導因子として知られているため、CHAC1が腎虚血再灌流障害による尿細管アポトーシスの誘導に影響を及ぼしていることが考えられた。低酸素誘導因子（HIF-1a）がCHAC1を制御しているかどうかを解析するため、ヒト腎尿細管細胞HK2を用いて、HIF-1aのsiRNAを用いて解析した。その結果、HIF-1aをノックダウンすることによりCHAC1の発現が抑制された。この結果から、HIF-1aがCHAC1を制御していることが考えられた。次にCHAC1をsiRNAを用いてノックダウンした際のBAX、Bcl-2発現について解析を行った。その結果、CHAC1のノックダウンはBAXの発現には影響を及ぼさなかったが、Bcl-2の発現は上昇した。BAXはアポトーシス促進に、Bcl-2はアポトーシス抑制に働くことから、CHAC1はBcl-2の制御を介して、腎虚血再灌流障害に伴う尿細管アポトーシスを制御していることが考えられた。
以上の結果から、腎虚血再灌流障害における尿細管細胞アポトーシスにはHIF-1a－CHAC1－Bcl-2経路が関与していることが考えられる。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでの解析から、低酸素誘導因子（HIF-1a）ヘテロ欠損マウス（hKO）において腎虚血再灌流障害を誘発すると、野生型（WT）マウスに比べて、腎組織におけるグルタチオン分解酵素（CHAC1）の発現が抑制されていること、アポトーシス発現が抑制されていることが明らかとなった。これらの結果を踏まえて、2024年度は、CHAC1がアポトーシスを誘導するメカニズムについて培養細胞を用いた実験から検討を行うことを目標とした。
培養尿細管細胞（HK2）を低酸素環境下に一定時間置いた後、再び通常酸素圧下に戻して腎虚血再灌流障害を模倣した環境を作ると、HK2にグルタチオン分解酵素（CHAC1）が発現誘導される。この低酸素/再酸素化実験系を用いて、まず、RNAiを用いてCHAC1発現を抑制した際のアポトーシス関連因子の発現を解析した。その結果、CHAC1の発現抑制により、アポトーシス促進因子であるBAXの発現には影響がなかったものの、アポトーシス抑制因子として知られるBcl-2の発現が上昇することが明らかとなった。 また、 CHAC1の発現ベクターを構築し、CHAC1をHK2に過剰発現させると、Bcl-2の発現が低下することが明らかとなった。これらのことから、CHAC1はBcl-2を介して腎虚血再灌流障害における尿細管細胞のアポトーシスを誘導していると考えられる。また、HIF-1aのsiRNAを用いてHIF-1aの発現を抑制した場合、CHAC1の発現が抑制されることが明らかとなった。これらの結果から、腎虚血再灌流障害において、CHAC1はHIF-1aにより制御されており、アポトーシスの発現制御へとつながることが考えられた。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
腎虚血再灌流障害を誘発したWTマウスにおいてCHAC1がアポトーシスを起こした尿細管細胞に発現していることから、CHAC1が腎虚血再灌流障害における尿細管アポトーシス発現に関与していることが明らかとなった。また、培養細胞を用いた解析から、CHAC1の発現によりBcl-2の発現が抑制されることから、CHAC1がBcl-2を介してアポトーシス発現に関与していることが示唆された。低酸素誘導因子を発現抑制すると、CHAC1の発現が抑制されることから、低酸素誘導因子がCHAC1を制御していることが考えられる。これらの結果から、腎虚血再灌流障害において低酸素誘導因子－CHAC1－Bcl-2経路を介したアポトーシス発現機構が存在すると考えられる。CHAC1はグルタチオンを分解して酸化ストレス制御に関与することが明らかになっていることから、今後は、CHAC1による酸化ストレス制御が腎虚血再灌流障害の発現あるいは回復にどのように影響するのかを解析していく予定である。まずは、マウスに抗酸化物質として知られるNアセチルシステインを投与した際の腎虚血再灌流障害を観察し、CHAC1が酸化ストレス制御に関与しているかどうかの解析を行う。また、虚血再灌流を行ったマウスの腎組織を解析し、CHAC1やその他の酸化ストレスに関与する因子がどのように変化しているのかを解析する。これにより、CHAC1の腎虚血再灌流障害に対する役割を考察する。また、培養細胞のCHAC1発現系を用い、NアセチルシステインのCHAC1発現への影響を調べ、CHAC1の発現およびCHAC1のアポトーシスに対する役割を解析する。
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