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2016 年度 実施状況報告書

硫化水素および硫黄酸化物産生不全モデル・硫黄転移酵素ノックアウトマウスの病態代謝

研究課題

研究課題/領域番号 15K08322
研究機関日本医科大学

研究代表者

永原 則之  日本医科大学, 医学部, 准教授 (10208043)

研究分担者 永野 昌俊  日本医科大学, 医学部, 講師 (60271350)
伊藤 隆明  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (70168392)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード硫黄転移酵素 / ノックアウトマウス / 硫化水素 / ポリスルフィド / 一酸化硫黄 / 不安様行動異常 / 虚血性心疾患 / 内分泌組織
研究実績の概要

1. 生理および病理形態的ならびに分子病理学的研究:熊本大学・医学部・病理学講座・伊藤と協力して実施した。メカプトピルビン酸硫黄硫黄転移酵素(MST)が内分泌分泌組織(細胞)に局在することを新たに発見した。以前に発表(Nagahara et al., Histochem Cell Biol 1998, 110)した免疫組織化学は凍結切片を用いたが、今回はホルマリン固定の組織に対して検索を行った。若干結果は異なるが、特に下垂体の中葉、副甲状腺、副腎の皮質においては束状層、膵臓のランゲルハンス島などに分布することが明らかになった。学会発表(日本生化学会)並びに論文発表(Tomita et al., Molecule, 2016, pii: E1707)を行った。
2. 行動学的および分子薬理学的研究:本学の薬理学分野・永野ならびに三ヶ原と協力して実施した。同腹仔の野生型を用いた行動実験を行ったが、再現性が良くなかったため、今後も再試を行う予定である。
3. 医化学的および物理化学的研究:永原が実施した。「MSTの中間体からポリスルフィドを産生する」ことを発見し、再現性を調べている。
4. 国外(ギリシャ)との共同研究でMSTノックアウトマウスに虚血性心疾患である梗塞病変が少ないことが分かった。すなわちMSTを欠落している方が、虚血性心疾患が起こりにくいことが分かった。この事実は国際学会(4th International Conference on the Biology of Hydrogen Sulfide, Naples - June 3-5, 2016)で発表し、論文を作成しているところである。
5.その他、国立精神神経医療センター研究所、明治薬科大学、島根医大、アテネ大学(ギリシャ)、マックスプランク研究所(ドイツ)、LSH健康科学センター(アメリカ)にノックアウトマウスを供与して共同研究を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

行動学実験は再現性を示すことはできなかったが、他の計画はほぼ予定通り進んでいる。結果は3報の論文、4回の国内学会、1回の国際学会、1回の招待講演(国際学会)で発表した。また、予想外な事柄として、内分泌組織におけるMSTの発現を発見した。

今後の研究の推進方策

1) ノックアウトマウスの繁殖・飼育・系統維持(秋元と協力):28年度に引き続き、業者と学内で必要な匹数を揃え、加齢と寿命に関する研究等を行う。また、行動学的研究で使用する同マウスは本学・薬理分野で、また、MSTの生理作用に関する共同研究を行っている国内外の研究施設においてマウスの繁殖・飼育・系統維持を行う。
2) ノックアウトマウスの生理および病理形態的ならびに分子病理学的研究(伊藤と協力):基本的には28年度の研究を継続する。内分泌組織に新たなMSTの局在と発現パターンを発見したため、発生過程および腫瘍発生過程におけるMSTの役割を明らかにする。また、副腎系統に腫瘍のバイオマーカーになることを見出しているため、ノックアウトマウスをコントロールとして、免疫組織化学的分析およびメタボロミクス解析を行い確認する。
3) ノックアウトマウスの(精神)行動学的および分子薬理学的研究(永野と協力):基本的には28年度の研究を継続し、再現性を確認する。また、『不安様異常行動とセロトニンA2レセプター数の増加』の分子機構を明らかにする。マウス脳のレセプターのマスイメージングを行い、セロトニンレセプターの発現異常を視覚化する。
4) ノックアウトマウスの医化学的および物理化学的研究(永原およびポスドク):MALDI-TOF/MSおよびLC/MSを用いて、ポリスルフィドの産生過程を明らかにしたが、再現性を調べる。また、マスイメージングを行い、コントロールマウスとノックアウトマウスにおける視覚化して比較することを試みる。
5)MSTが欠損することで、虚血性心疾患の発症を抑えることが分かったが、そのメカニズムを国内外の研究者と協力して明らかにする。以上、病態生化学的、病理的および分子薬理学的研究を統合してMCDUの病態とMSTの多様性(レドックス制御作用、硫化水素、ポリスルフィドおよび硫黄酸化物の生成)を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

当該年度中に支払いが間に合わなあったため。

次年度使用額の使用計画

次年度に支払い予定。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Taxas大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Taxas大学
  • [国際共同研究] Hannover大学/Max plank研究所/Ulm大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Hannover大学/Max plank研究所/Ulm大学
  • [国際共同研究] Athene大学(ギリシャ)

    • 国名
      ギリシャ
    • 外国機関名
      Athene大学
  • [国際共同研究] Jagiellonian大学(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Jagiellonian大学
  • [国際共同研究] Rome大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Rome大学
  • [雑誌論文] Functional analysis of 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase using knockout mice2016

    • 著者名/発表者名
      Suwanai Y, Nagahara N, Naito Z, Orimo H
    • 雑誌名

      Adv Tech Biol Med

      巻: 4

    • DOI

      org/10.4172/2379-1764.1000167

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression of 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase in the mouse2016

    • 著者名/発表者名
      Tomita M, Nagahara N, Ito T
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 21

    • DOI

      pii: E1707

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] D-システインからの硫化水素産生2016

    • 著者名/発表者名
      渋谷典広, 小池伸, 田中真紀子, 湯浅磨里, 木村由佳, 小笠原祐樹, 福井清, 永原則之, 木村英雄
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-27
  • [学会発表] Tissue distribution of 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase in the mouse2016

    • 著者名/発表者名
      Nagahara N, Tomita M, Suwanai Y, Ito T
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-27
  • [学会発表] 硫化水素(H2S)とポリサルファイド(H2Sn)によるシグナル伝達2016

    • 著者名/発表者名
      木村由佳, 小池伸, 豊福優希子, 渋谷典広, 小笠原裕樹, 永原則之
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-26
  • [学会発表] Identification of H2S and H2S produced by 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase2016

    • 著者名/発表者名
      Kimura Y, Toyofuku Y, Koike S, Shibuya N, Nagahara N, Ogasawara Y, Kimura H
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-26
  • [学会発表] Alterations in the cardiovascular system of 3-MST knockout mice2016

    • 著者名/発表者名
      Bibli SI, Katsouda A, Pavlidou A, Nagahara N, Papapetropoulos A
    • 学会等名
      4th International Conference on the Biology of Hydrogen Sulfide
    • 発表場所
      Naples, Italy
    • 年月日
      2016-06-03 – 2016-06-05
    • 国際学会
  • [学会発表] 3-Mercaptopyruvate sulfurtransferase and biological functions2016

    • 著者名/発表者名
      Nagahara N., Suwanai Y
    • 学会等名
      9th international Conference on Nitric oxide
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-05-21
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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