プラズマ照射による組織細胞への分子レベルでの影響の超微形態学的解析

• 研究領域: プラズマ医療科学の創成
• 研究課題/領域番号: 15H00901
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 杏林大学
• 研究代表者: 秋元 義弘 杏林大学, 医学部, 教授 (60184115)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: プラズマ医療 / 創傷治癒 / 皮膚 / α平滑筋アクチン / O-GlcNAc修飾 / 病原性原虫 / トリパノソーマ / 免疫組織化学 / プラズマ / ガレクチン

研究実績の概要

今年度はまず皮膚の創傷治癒過程におけるプラズマ照射による細胞骨格タンパク質の糖修飾 (O-GlcNAc修飾) への影響について検討した。細胞内タンパク質に対する放射線照射の作用には、糖修飾 (O-GlcNAc修飾) を増加させることが知られている。このO-GlcNAc修飾に注目し、プラズマ照射に引き続いて生じる「細胞内タンパク質の糖修飾への影響」を組織化学的に検討して明らかにすることを目的にした。細胞骨格タンパク質のうち特に創傷治癒の過程で重要な働きをする筋線維芽細胞のα平滑筋アクチンに注目して解析を行った。その結果、高周波電気凝固による創傷皮膚ではα平滑筋アクチンはほとんど発現しないのに対して、プラズマ照射した皮膚では発現することが明らかになった。さらにアクチンにおけるO-GlcNAc修飾部位を調べ、そのうちアクチンの機能に重要な部位を選んで抗O-GlcNAc修飾ペプチド抗体を作製した。この抗体を用いてプラズマ照射した創傷皮膚におけるO-GlcNAc修飾アクチンの局在を免疫組織化学法により検討した結果、O-GlcNAc修飾アクチンは筋線維芽細胞の核および細胞質に局在することが明らかになった。
次にプラズマ照射によるドナー血液からの病原性原虫の除去に関する超微形態学的検証を行った。ヒトや動物の血液に寄生し、睡眠病、貧血や発熱を引き起こすトリパノソーマ原虫（Trypanosoma brucei）を研究対象とした。トリパノソーマ原虫は独特な細胞内小器官を持っており、それらの超微細形態変化を走査電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡で解析した。その結果、プラズマ照射により原虫に異常なねじれと膨化が生じ、さらに細胞膜が崩壊して死滅していく様子が観察された。その際、プラズマ照射によりミトコンドリアや小胞体の膨化が起こることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] The Johns Hopkins School of Medicine(米国)
• [雑誌論文] Galectin expression in healing wounded skin treated with low-temperature plasma：Comparison with treatment by electronical coagulation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Ikehara S, Yamaguchi T, Kim J, Hayato Kawakami, Nobuyuki Shimizu, Masaru Hori, Hajime Sakakita, Ikehara Y.
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 印刷中 ページ: 86-94
  • DOI: 10.1016/j.abb.2016.01.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Red Blood Cell Coagulation Induced by Low-temperature Plasma Treatment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K, Ikehara S, Takei H, Akimoto Y, Sakakita H, Ishikawa K, Ueda M, Ikeda J, Yamagishi M, Kim J, Yamaguchi T, Nakanishi H, Shimizu N, Hori M, Ikehara Y.
  • 雑誌名: Arch Biochem Biophys 巻: in press ページ: 95-101
  • DOI: 10.1016/j.abb.2016.03.023
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mucin-type core 1 glycans regulate the localization of neuromuscular junctions and establishment of muscle cell architecture in Drosophila. (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Itoh, Y.Akimoto, TJ.Fuwa, C.Sato, A.Komatsu, S.Nishihara.
  • 雑誌名: Dev Biol 巻: 412 号: 1 ページ: 114-127
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2016.01.032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] VAMP7 regulates autophagy to maintain mitochondrial homeostasis and to control insulin secretion in pancreatic beta-cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoyagi K, Ohara-Imaizumi M, Itakura M, Torii S, Akimoto Y, Nishiwaki C, Nakamichi Y, Kishimoto T, Kawakami H, Harada A, Takahashi M, Nagamatsu S
  • 雑誌名: Diabetes 巻: 65 号: 6 ページ: 1648-1659
  • DOI: 10.2337/db15-1207
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel podocyte gene, Semaphorin 3G, protects glomerular podocyte from lipopolysaccharide-induced inflammation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi R, Takemoto M, Akimoto Y, Ishikawa T, He P, Maezawa Y, Sakamoto K, Tsurutani Y, Ide S, Ide K, Kawamura H, Kobayashi K, Tokuyama H, Tryggvason K, Betsholtz C, Yokote K
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 6 号: 1 ページ: 25955-25955
  • DOI: 10.1038/srep25955
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pre-embedding method of electron microscopy for glycan localization in mammalian tissues and cells using lectin probes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Takata K, Kawakami H
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 1474 ページ: 259-267
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6352-2_16
  • ISBN: 9781493963508, 9781493963522
  • 査読あり
• [雑誌論文] 糖鎖の局在を見る (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘、遠藤玉夫、川上速人
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 34 ページ: 643-645
• [雑誌論文] Fluorescent imaging of endothelial glycocalyx layer with wheat germ agglutinin using intravital microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kataoka H, Ushiyama A, Kawakami H, Akimoto Y, Matsubara S, Iijima T
  • 雑誌名: Microsc. Res. Tech. 巻: 79 号: 1 ページ: 31-37
  • DOI: 10.1002/jemt.22602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma blood coagulation without involving the activation of platelets and coagulation factors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikehara S, Sakakita H, Ishikawa K, Akimoto Y, Yamaguchi T, Yamagishi M, Kim J, Ueda M, Ikeda J, Nakanishi H, Shimizu N, Hori M, Ikehara Y
  • 雑誌名: Plasma Process. Polym. 巻: 12 号: 12 ページ: 1348-1353
  • DOI: 10.1002/ppap.201570045
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enrichment of O-GlcNAc-modified peptides using novel thiol-alkyne and thiol-disulfide exchange. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsumoto H, Ogasawara D, Hashii N, Suzuki T, Akimoto Y, Endo T, Miura Y
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 25 号: 13 ページ: 2645-2649
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.04.082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sentinel node biopsy for the head and neck using contrast-enhanced ultrasonography combined with indocyanine green fluorescence in animal models: a feasibility study. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kogashiwa Y, Sakurai H, Akimoto Y, Sato D, Ikeda T, Matsumoto Y, Moro Y, Kimura T, Hamanoue Y, Nakamura T, Yamauchi K, Saito K, Sugasawa M, Kohno N
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 7 ページ: e0132511-e0132511
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132511
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Molecular morphological study of healing wounded skin treated with low-temperature plasma: comparison with treatment by electronical coagulation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Ikehara S, Yamaguchi T, Kim J, Kawakami H, Shimizu N, Hori M, Sakakita H, Ikehara Y
  • 学会等名: International Conference on Plasma Medical Science Innovation (ICPMSI) 2017
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2017-02-26
  • 国際学会
• [学会発表] Immunoelectron microscopic study of healing wounded skin treated with low-temperature plasma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Ikehara S, Yamaguchi T, Kim J, Kawakami H, Shimizu N, Hori M, Sakakita H, Ikehara Y
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第59回シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] Plasma-treatment inhibits the in vitro growth of Trypanosoma brucei. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama N, Sakakida H, Akimoto Y, Sivakumar T, Inoue N, Ishikawa K, Hori M, Ikehara Y
  • 学会等名: 第57回日本熱帯医学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] Molecular morphological approach for the mechanism of wound healing with non-thermal plasma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y
  • 学会等名: Workshop “Current concept for LTP at atmospheric pressure in medical practice”
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] Efficacy of intraperitoneal therapy with plasma-activated medium targeting peritoneal micrometastasis as revealed by human gastric cancer cell lines in nude mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi H, Tanaka H, Akimoto Y, Tanaka A, Hori M, Ikehara Y
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma Medicine
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of blood coagulation induced by plasma treatment in addition to the acceleration of the natural blood coagulation process. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikehara Y, Ikehara S, Akimoto Y, Sakakita H, Ishikawa K, Ueda M, Ikeda J, Kim J, Yamaguchi T, Nakanishi H, Shimizu T, Shimizu N, Hori M
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma Medicine
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of plasma-treatment on the in vitro growth of Trypanosoma brucei. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama N, Sakakida H, Akimoto Y, Sivakumar T, Ishikawa K, Hori M, Ikehara Y
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma Medicine
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Expression of galectins and alpha smooth muscle actin in low-temperature plasma-treated healing skin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Ikehara S, Yamaguchi T, Kim J, Kawakami H, Shimizu N, Hori M, Sakakita H, Ikehara Y
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma Medicine
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Health effects of repeated intraperitoneal injections of plasma-activated medium in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka A, Hirata M, Ikehara Y, Akimoto Y, Nakanish H, Tanaka H, Hori M
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma Medicine
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] シンポジウム「プラズマ医療科学の創成にむけて」プラズマ照射による創傷治癒への影響の組織細胞化学的解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘
  • 学会等名: 第57 回日本組織細胞化学会総会・学術集会
  • 発表場所: 杏林大学井の頭キャンパス、三鷹市、東京
  • 年月日: 2016-09-03
• [学会発表] Plasma treatment induces blood clot formation; protein aggregation and hemolysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Ikehara Y, Ikehara S, Yamaguchi T, Akimoto Y, Sakakita H, Kim J, Ishikawa K, Hori M, Nakanishi H, Shimizu N
  • 学会等名: 43rd IEEE International Conference on Plasma Science
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Increase in galectin expression in healing wounded skin treated with low-temperature plasma: comparison with treatment by electronical coagulation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Ikehara S, Yamaguchi T, Kim J, Kawakami H, Shimizu N, Hori M, Sakakita H, Ikehara Y
  • 学会等名: 43rd IEEE International Conference on Plasma Science
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] 大気圧低温プラズマ照射による皮膚創傷治癒への影響の超微形態学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.秋元義弘、池原早苗、山口高志、金 載浩、清水伸幸、堀 勝、榊田 創、松原幸枝、三浦知子、関口純理、川上速人、池原 譲
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第72回学術講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] 糖尿病性腎症に伴う糖修飾アクチンの局在の変化. (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘、三浦ゆり、戸田年総、福冨俊之、菅原大介、Gerald W Hart、楊 國昌、遠藤玉夫、川上速人
  • 学会等名: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 郡山
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] 粒子径10nm銀ナノ粒子の安全性評価に関する検討. (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林尚樹、磯田勝広、長谷川知也、秋元義弘、平裕一郎、平郁子、石田功
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] プラズマ照射による細胞，組織への影響の分子形態学的解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘
  • 学会等名: 第４回 プラズマ医療科学の創成研究会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] 蛍光in situ PLA法と可視光in situ PLA法の比較検討. (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘、菅原大介、宮東昭彦、川上速人
  • 学会等名: 第56回日本組織細胞化学会総会・学術集会
  • 発表場所: 枚方
  • 年月日: 2015-10-03
• [学会発表] The effects on the endothelial glycocalyxlayer and the microcirculatory parameters under septic condition in mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kataoka H, Ushiyama A, Kawakami H, Akimoto Y, Matsubara S, Ochi H, Iijima T
  • 学会等名: The 10th world congress for microcirculation
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of low temperature plasma on the expression of galectins in wound healing skin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Sakakita H, Ikehara S, Yamaguchi T, Kim J, Ikehara Y
  • 学会等名: 23rd International Symposium on Glycoconjugates
  • 発表場所: Split, Croatia
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] プラズマ照射による組織細胞への分子レベルでの影響の超微形態学的解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘、榊田 創、池原早苗、山口高志、金 載浩、堀 勝、池原 譲
  • 学会等名: 第４回プラズマ医療の創成公開シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-08-05
• [学会発表] レチノイン酸によるラット胎仔表皮の粘膜上皮への分化転換. (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘、帯刀章子、宮地まり、鎌田理代、松原幸枝、川上速人
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-13
• [図書] Diabetes and O-GlcNAcylation. In Glycoscience: Biology and Medicine. (Taniguchi N, Endo T, Hart GW, Seeberger PH, Wong C-H, Eds.) (2015)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Y, Miura Y, Endo T, Kawakami H, Hart GW
  • 総ページ数: 1557
  • 出版者: Springer
• [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック～創薬・医療から食品開発まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋元義弘、川上速人
  • 総ページ数: 678
  • 出版者: ヌ・ティー・エス
• [備考] 杏林大学医学部解剖学教室 顕微解剖学部門 研究テーマ
  • URL: http://www.kyorin-u.ac.jp/univ/user/medicine/anat2/index.php/%E7%A0%94%E7%A9%B6/%E7%A0%94%E7%A9%B6%E3%83%86%E3%83%BC%E3%83%9E
• [備考] 杏林大学医学部解剖学教室 顕微解剖学部門
  • URL: http://www.kyorin-u.ac.jp/univ/user/medicine/anat2/