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肝臓のセレンホメオスタシスに基づく肝疾患発症機序の解明

公募研究

研究領域「生命金属科学」分野の創成による生体内金属動態の統合的研究
研究課題/領域番号 22H04796
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 複合領域
研究機関東北大学

研究代表者

有澤 琴子  東北大学, 薬学研究科, 助教 (00813122)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードセレン / セレノプロテインP / 鉄 / フェロトーシス / 酸化ストレス / NASH
研究開始時の研究の概要

非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の発症にはフェロトーシスが関与することが近年示唆されており、セレン・鉄の栄養学的過不足やこれら金属の代謝異常も疾患リスクとして指摘されている。
我々は最近、セレンを含むタンパク質であるセレノプロテインP(SeP)による肝細胞のレドックス環境制御が、鉄・過酸化脂質依存的な細胞死であるフェロトーシス発生にかかわる可能性を見出した。本研究は、セレンおよびセレン含有タンパク質による肝臓のレドックス制御機構を分子・細胞レベルから、個体レベルで解明することを目的とする。
本研究により、セレン・鉄の代謝異常に着目したNASH発症機序の解明と新規治療法開発への展開が期待される。

研究実績の概要

本研究では、必須微量ミネラルであるセレンおよびセレン含有タンパク質による抗酸化機能に着目し、特にセレノプロテインP(SeP)を介した肝臓のレドックス制御機構を解明することで、肝疾患発症の機序理解、治療法開発に応用することを目指して研究を行なっている。
当該年度は、SePの関与が示唆されているNASHの背景にある鉄代謝と炎症性マクロファージに着目して解析を行った。
我々のこれまでの検討により、肝細胞におけるSePはセレンの細胞外への分泌に加え、リソソームの2価鉄亢進能を持つことが示唆されており、この背景で起こるリソソーム酸性度の増加に着目した。マウスマクロファージ由来RAW264.7細胞を本細胞をリポポリサッカライド (LPS) で刺激し、リソソーム機能が亢進している条件下で精製SePを添加すると、リソソームの酸性化亢進が見られた。またLPS刺激によるリソソーム酸性化は超硫黄ドナーの添加により抑制され、精製SePの添加により回復することがわかった。我々は、超硫黄化により活性低下したシステインプロテアーゼをin vitroでSePが還元し活性を回復することを見出しており、SePがリソソームにおいてタンパク質の超硫黄化を解除することにより、リソソーム酸性度を調節することが示唆された。
次に、炎症性マクロファージにおけるSeP代謝を検証した。LPSで刺激したRAW264.7細胞に精製SePを添加すると、GPx1/4の発現量が顕著に減少し、SeP受容体ApoER2の発現量も低下することが明らかになった。一方、取り込まれたSePは分解が抑制され、細胞内に貯留した。このSeP利用阻害の実行因子として、一酸化窒素の関与が示唆された。炎症性マクロファージにおけるセレン利用能の抑制は、抗酸化能の低下を招きNASH等の疾患に対して促進的に働く可能性がある。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Selenoprotein P expression in glioblastoma as a regulator of ferroptosis sensitivity: preservation of GPX4 via the cycling-selenium storage2024

    • 著者名/発表者名
      Zheng Xi、Toyama Takashi、Siu Stephanie、Kaneko Takayuki、Sugiura Hikari、Yamashita Shota、Shimoda Yoshiteru、Kanamori Masayuki、Arisawa Kotoko、Endo Hidenori、Saito Yoshiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 682-682

    • DOI

      10.1038/s41598-024-51259-5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An efficient selenium transport pathway of selenoprotein P?utilizing a high-affinity ApoER2 receptor variant and being independent of selenocysteine lyase2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Ayako、Toyama Takashi、Ichikawa Atsuya、Sakai Naoko、Yoshioka Yuya、Nishito Yukina、Toga Renya、Amesaka Hiroshi、Kaneko Takayuki、Arisawa Kotoko、Tsutsumi Ryouhei、Mita Yuichiro、Tanaka Shun-ichi、Noguchi Noriko、Saito Yoshiro
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 8 ページ: 105009-105009

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105009

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sulforaphane decreases serum selenoprotein P levels through enhancement of lysosomal degradation independent of Nrf22023

    • 著者名/発表者名
      Ye Xinying、Toyama Takashi、Taguchi Keiko、Arisawa Kotoko、Kaneko Takayuki、Tsutsumi Ryouhei、Yamamoto Masayuki、Saito Yoshiro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 6 号: 1 ページ: 1060-1060

    • DOI

      10.1038/s42003-023-05449-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 必須微量元素セレン研究の最前線2023

    • 著者名/発表者名
      有澤 琴子、外山 喬士、斎藤 芳郎
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 59 号: 3 ページ: 179-184

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.59.3_179

    • ISSN
      0014-8601, 2189-7026
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Metal-binding properties of selenoprotein P—its relation to structure and function2022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Toyama , Takayuki Kaneko , Kotoko Arisawa , Yoshiro Saito
    • 雑誌名

      Metallomics Research

      巻: 2 号: 3 ページ: rev-18-rev-27

    • DOI

      10.11299/metallomicsresearch.MR202209

    • ISSN
      2436-5173
    • 年月日
      2022-12-26
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the Interplay between Selenocystine and Methylmercury on Their Cytotoxicity and Glucose-Driven Insulin Secretion from Mouse Insulinoma Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Chida Daichi、Toyama Takashi、Chiba Takanori、Kaneko Takayuki、Arisawa Kotoko、Saito Yoshiro
    • 雑誌名

      BPB Reports

      巻: 5 号: 4 ページ: 74-79

    • DOI

      10.1248/bpbreports.5.4_74

    • ISSN
      2434-432X
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of selenoprotein P expression in the function of pancreatic β cells: Prevention of ferroptosis-like cell death and stress-induced nascent granule degradation2022

    • 著者名/発表者名
      Kitabayashi Nanako、Nakao Shohei、Mita Yuichiro、Arisawa Kotoko、Hoshi Takayuki、Toyama Takashi、Ishii Kiyo-aki、Takamura Toshinari、Noguchi Noriko、Saito Yoshiro
    • 雑誌名

      Free Radical Biology and Medicine

      巻: 183 ページ: 89-103

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2022.03.009

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 鉄依存的な脂質酸化を伴う細胞死フェロトーシスに対するセレン・ビタミンEの作用 : 新たなプログラム細胞死フェロトーシスのメカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      有澤 琴子、斎藤 芳郎
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 60 ページ: 573-580

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ビタミンEによるリソソームを介した鉄代謝制御とフェロトーシスの関連2024

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子、斎藤芳郎
    • 学会等名
      第33回ビタミンE 研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 生命金属科学最終報告会:肝臓のセレンホメオスタシスに基づく肝疾患発症機序の解明2024

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子
    • 学会等名
      生命金属科学 最終成果報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 肝細胞癌におけるセレノプロテインP発現変動の意義2024

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子、平沼哲太、金子尚志、外山喬士、斎藤芳郎
    • 学会等名
      第7回日本セレン研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] セレン輸送タンパク質Selenoprotein Pを介した 肝セレン動態およびフェロトーシスの制御2024

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子、平沼哲太、金子尚志、外山喬士、斎藤芳郎
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 肝臓のセレンホメオスタシスに基づく肝疾患発症機序の解明2023

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子
    • 学会等名
      生命金属科学第8回地方巡業
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] セレン含有タンパク質Selenoprotein Pによるリソソーム内レドックス制御機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子、外山喬士、斎藤芳郎
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] セレン輸送タンパク質セレノプロテインPを介した肝臓の金属動態調節と肝疾患制御2023

    • 著者名/発表者名
      有澤琴子
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リソソーム活性調節における超硫黄分子とセレノプロテインPの役割2023

    • 著者名/発表者名
      池田峻也、有澤琴子、外山喬士、斎藤芳郎
    • 学会等名
      第62回日本薬学会東北支部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 炎症に伴うセレン代謝リプログラミング機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      髙島隼人、菅原麻友美、有澤琴子、金子尚志、外山喬士,斎藤芳郎
    • 学会等名
      フォーラム2023:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] セレン輸送タンパク質セレノプロテインPは受容体ApoER2とともに細胞内セレン貯蔵に関与する2023

    • 著者名/発表者名
      市川敦也、外山喬士、有澤琴子、斎藤芳郎
    • 学会等名
      フォーラム2023:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Vitamin E increases lysosomal Fe2+ concentrations despite preventing lipid peroxidation in hepatocytes2022

    • 著者名/発表者名
      Kotoko Arisawa, Moeka Natori, Yoshiro Saito
    • 学会等名
      Iron, Reactive Oxygen Species & Ferroptosis in Life, Death & Disease
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selenoprotein P regulates resistance to iron-dependent cell death by modulating selenium homeostasis in hepatocytes2022

    • 著者名/発表者名
      Kotoko Arisawa, Moeka Natori, Yoshiro Saito
    • 学会等名
      the 22nd International Congress of Nutrition-the International Union of Nutritional Sciences (the 22nd IUNS-ICN)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vitamin E increases lysosomal Fe (II) production in hepatocytes despite being protective against ferroptosis2022

    • 著者名/発表者名
      Kotoko Arisawa, Moeka Natori, Yoshiro Saito
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Metallomics(ISM-8)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炎症性マクロファージにおけるセレン供給作用の低下と超硫黄分子の炎症制御の関連2022

    • 著者名/発表者名
      有澤 琴子、菅原 麻友美、斎藤 芳郎
    • 学会等名
      硫黄生物学 第2回 領域会議
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 肝臓のセレンホメオスタシスに基づく肝疾患発症機序の解明2022

    • 著者名/発表者名
      有澤 琴子
    • 学会等名
      令和4年度 第一回領域会議 第1回 生命金属科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 炎症性マクロファージにおけるセレノプロテインPのセレン供給作用の低下およびリソソーム酸性化の亢進2022

    • 著者名/発表者名
      菅原 麻友美、有澤 琴子、斎藤 芳郎
    • 学会等名
      フォーラム2022:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 肝臓のフェロトーシス感受性におけるセレノプロテインP発現の意義2022

    • 著者名/発表者名
      名取 萌花、有澤 琴子、斎藤 芳郎
    • 学会等名
      第21回・次世代を担う若手のためのファーマ・バイオフォーラム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アルコール投与マウスにおけるSelenoprotein Pおよび生命金属動態の解析2022

    • 著者名/発表者名
      増田 あん、有澤 琴子、斎藤 芳郎
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 肝細胞におけるフェロトーシス誘導に対するビタミンEの作用点-リソソーム酸性化および鉄代謝への影響2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤 芳郎、有澤 琴子、名取 萌花
    • 学会等名
      第32回ビタミンE 研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 食品成分スルフォラファンによる糖尿病増悪因子の制御―糖尿病を予防する新たな戦略開発に期待―

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/file/information/20231107.pdf

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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