流れずり応力に対する内皮細胞形質膜の力学応答

• 研究課題/領域番号: 25282128
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山本 希美子 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (00323618)
• 研究分担者: 安藤 譲二 獨協医科大学, 医学部, 特任教授 (20159528)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 流れずり応力 / 血管内皮細胞 / 細胞膜 / コレステロール / 伸展張力 / メカノトランスダクション / メカノセンシング / 細胞増殖因子受容体 / カベオラ

研究成果の概要

血管内皮細胞は血流に起因する力学的刺激である流れずり応力や伸展張力をセンシングし、その情報を細胞内部に伝達することで血管の機能を維持している。本研究では、内皮細胞形質膜が血流センサーとして働くことを明らかにした。形質膜の脂質分子の配向性が流れずり応力により減少したが、伸展張力により増大した。この変化は人工脂質二分子膜でも同様に観察された為、物理現象であることを証明した。さらに、流れずり応力は血管内皮増殖因子受容体を、伸展張力は血小板由来増殖因子受容体を活性化するが、形質膜分子の配向変化を起こらなくすると、それぞれの受容体の活性化が抑制され、形質膜の物理的性質が細胞応答に重要であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Vascular endothelial cell membranes differentiate between stretch and shear stress through transitions in their lipid phases. (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto and J. Ando
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 巻: 309 号: 7 ページ: H1178-H1185
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00241.2015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of PACSIN2 by protein kinase C triggers the removal of caveolae from the plasma membrane. (2015)
  • 著者名/発表者名: Senju Y, Rosenbaum E, Shah C, Hamada-Nakahara S, Itoh Y, Yamamoto K, Hanawa-Suetsugu K, Daumke O, Suetsugu S.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 128 ページ: 2766-2780
  • DOI: 10.1242/jcs.167775
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Assessment of Myogenic Power Expenditure Due to Arterial Wall Smooth Muscle Contraction Based upon the Fractal Nature of Vascular Trees. (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kamiya, M. Shibata, and K. Yamamoto
  • 雑誌名: Applied Mathematics 巻: 5 号: 12 ページ: 1750-1762
  • DOI: 10.4236/am.2014.512168
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dextran induces differentiation of circulating endothelial progenitor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Obi, H. Masuda, H. Akimaru, T. Shizuno, K. Yamamoto, J. Ando, and T. Asahara
  • 雑誌名: Physiol. Rep. 巻: 2 号: 3 ページ: e00261-e00261
  • DOI: 10.1002/phy2.261
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of shear stress on endothelial progenitor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Obi, K. Yamamoto, and J. Ando
  • 雑誌名: J. Biomed. Nanotechnol. 巻: 10 号: 10 ページ: 2586-2597
  • DOI: 10.1166/jbn.2014.2014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Endothelial progenitor cells promote directional three-dimensional endothelial network formation by secreting vascular endothelial growth factor. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Abe, Y. Ozaki, J. Kasuya, K. Yamamoto, J. Ando, R. Sudo, M. Ikeda and K. Tanishita
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8(12) 号: 12 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082085
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow detection and calcium signaling in vascular endothelial cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Ando and K. Yamamoto
  • 雑誌名: Cardiovasc. Res. 巻: 99 号: 2 ページ: 260-268
  • DOI: 10.1093/cvr/cvt084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endothelial cell and model membranes respond to shear stress by rapidly decreasing the order of their lipid phases. (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto and J. Ando
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 126 号: 5 ページ: 1227-1234
  • DOI: 10.1242/jcs.119628
  • 査読あり
• [雑誌論文] 流れ刺激に対する内皮細胞応答のイメージング解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 雑誌名: 日本血栓止血学会誌 巻: 24 号: 6 ページ: 569-575
  • DOI: 10.2491/jjsth.24.569
  • NAID: 130003393319
  • ISSN: 0915-7441, 1880-8808
  • 査読あり
• [学会発表] 血管のメカノバイオロジー (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子
  • 学会等名: 超高速バイオアセンブラ第10回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所 （東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] Sustained expression of MCP-1 regardless changes in hemodynamic status during intracranial aneurysm formation/progression. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Aoki, Kimiko Yamamoto, Miyuki Fukuda, Shuh Narumiya
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 （神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] 血管のメカノバイオロジー 現在と未来 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子
  • 学会等名: 九州大学大学院医学研究院 系統解剖学セミナー
  • 発表場所: 九州大学医学部 （福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] 内皮細胞形質膜を介した血流と血圧のセンシング機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第23回日本血管生物医学会学術集会（心血管代謝週間2015）
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Endothelial cell plasma membranes act as a mechanosensor that detects fluid shear stress (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: 10th World congress for Microcirculation
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center （京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 内皮細胞形質膜を介した血流センシング機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 生理学研究所研究会 生体ホメオスタシスのgatewayとしての上皮膜輸送マイクロホメオスタシス機構
  • 発表場所: 自然科学研究機構 生理学研究所 （愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Stretch-induced endothelial mechanotransduction through transitions in cell membrane lipid phases (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Milano Conference Center, Milano (Italy)
  • 年月日: 2015-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] 内皮細胞の血流センシングを介した血管機能調節 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤譲二、山本希美子
  • 学会等名: 第47回日本動脈硬化学会総会・学術集会
  • 発表場所: 仙台国際センター （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-07-10
  • 招待講演
• [学会発表] 血流による機械的刺激に対するYAP1の応答機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中嶋洋行、山本希美子、福井一、福原茂朋、望月直樹
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀 （東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] 内皮細胞膜は流体力学刺激のセンサーとして働く (Vascular endothelial cell membranes act as mechanosensors of hemodynamic forces) (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第54回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場 （愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-05-08
  • 招待講演
• [学会発表] 血管のメカノバイオロジー (Vascular mechanobiology) (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤譲二、山本希美子
  • 学会等名: 第118回日本小児科学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場／リーガロイヤルホテル大阪 （大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-04-18
  • 招待講演
• [学会発表] 内皮細胞における形質膜を介したメカノセンシング (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子
  • 学会等名: 第59回Blood Vessel Club
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2014-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] Vascular endothelial cells sense shear stress by changing the membrane lipid order (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: The 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics (JSB2014)
  • 発表場所: Shima Kanko Hotel The Classic, Mie
  • 年月日: 2014-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] Caveolar membrane lipid order affects ATP-mediated shear stress mechanotransduction in vascular endothelial cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: Purines 2014
  • 発表場所: University of Bonn, Bonn, Germany
  • 年月日: 2014-07-24
  • 招待講演
• [学会発表] 内皮細胞膜のlipid orderを介したshear stressのセンシング (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台
  • 年月日: 2014-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Hemodynamic control of vascular remodeling through endothelial cell mechanotransduction (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: The 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: WINC Aichi, Nagoya
  • 年月日: 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] Endothelial cells respond to shear stress by rapidly decreasing the order of their lipid phases (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobiology (ISMB2014)
  • 発表場所: Okayama University Junko Fukutake Hall, Okayama
  • 年月日: 2014-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] Endothelial cells sense shear stress through rapid changes in membrane physical properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: 18th International Vascular Biology Meeting (IVBM2014)
  • 発表場所: Miyakomesse, Kyoto
  • 年月日: 2014-04-17
  • 招待講演
• [学会発表] Dextran increases differentiation of circulating endothelial progenitor cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Syotaro Obi, Haruchika Masuda, Hiroshi Akimaru, Kimiko Yamamoto, Joji Ando, and Takayuki Asahara
  • 学会等名: 18th International Vascular Biology Meeting (IVBM2014)
  • 発表場所: Miyakomesse, Kyoto
  • 年月日: 2014-04-16
• [学会発表] 血流刺激による血管前駆細胞の分化誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] デキストランを用いた血管内皮前駆細胞分化培養法の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小尾正太郎、増田治史、秋丸裕司、山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Dynamic Mechanotransduction in Vascular Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto
  • 学会等名: Seminar in the TEMASEK Life Sciences Laboratory, National University Singapore
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Flow detection and calcium signaling in vascular endothelial cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto
  • 学会等名: Lecture in the Department of Bioengineering. Imperial College London
  • 発表場所: London
  • 招待講演
• [学会発表] Vascular endothelial cells respond to shear stress by rapidly decreasing the order of their lipid phases (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society in conjunction with 52nd Annual Conference of Japanese Society for Medical and Biological Engineering
  • 発表場所: Osaka
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic cellular mechanotransduction and nano-biomechanics (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: 8th Aso International Meeting
  • 発表場所: Kumamoto
  • 招待講演
• [学会発表] 胚性幹細胞のメカノバイオロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第31回日本ヒト細胞学会学術集会
  • 発表場所: 所沢
  • 招待講演
• [学会発表] ずり応力が惹起する内皮細胞リン脂質二分子膜の相転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子
  • 学会等名: 第54回Blood Vessel Club
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 血管内皮細胞における血流刺激のメカノセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第13回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 那覇
  • 招待講演
• [学会発表] Vascular Mechanobiology: Flow detection and calcium signaling in endothelial cells (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本希美子、安藤譲二
  • 学会等名: 第36回日本バイオレオロジー学会年会 日韓合同シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] Endothelial cells respond to shear stress by decreasing the lipid order of their plasma membranes (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto and Joji Ando
  • 学会等名: The 15th International Conference on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] Shear stress rapidly alters the physical properties of vascular endothelial cell membranes by decreasing their lipid order and increasing their fluidity (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Yamamoto, Akira Kamiya, and Joji Ando
  • 学会等名: XIII Mediterranean Conference on Medical and Biological Engineering and Computing
  • 発表場所: Sevilla, Spain
• [学会発表] Shear stress increases differentiation of circulating endothelial progenitor cells via the VEGF-R2/PI3K/Akt/mTOR signaling (2013)
  • 著者名/発表者名: Syotaro Obi, Kimiko Yamamoto, Joji Ando, Haruchika Masuda, and Takayuki Asahara
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society in conjunction with 52nd Annual Conference of Japanese Society for Medical and Biological Engineering
  • 発表場所: Osaka
• [図書] メカノバイオロジー：細胞が力を感じ応答する仕組み (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本 希美子、安藤 譲二
  • 総ページ数: 333
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 機械工学年鑑 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本 希美子
  • 総ページ数: 548
  • 出版者: 日本機械学会
• [備考] 東京大学 大学院医学系研究科 医用生体工学講座 システム生理学
  • URL: http://square.umin.ac.jp/bme/
• [備考] 独立行政法人 科学技術振興機構 生命システムの動作原理と基盤技術
  • URL: http://www.jst.go.jp/kisoken/presto/complete/sysbio/j/sakigake/saki_15.html
• [備考] 東京大学 大学院医学系研究科 医用生体工学講座 システム生理学
  • URL: http://square.umin.ac.jp/bme/
• [備考] 科学技術振興機構 生命システムの動作原理と基盤技術
  • URL: http://www.jst.go.jp/kisoken/presto/complete/sysbio/j/sakigake/saki_15.html