ＭＲＩ・ラマン分光による間質液pH・重炭酸イオン濃度の非侵襲的測定法開発

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15034
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 丸中 良典 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00127036)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 組織間質液 / pH / ラマン分光 / インスリン抵抗性

研究実績の概要

２０１２年における糖尿病患者数は世界で３億７千万人、我国で2千万人にものぼる。また、２型糖尿病患者におけるアルツハイマー型認知症発症のリスクが高いことも報告されている。我々は、２型糖尿病での病態の本体ともいえるインスリン抵抗性の発症およびアルツハイマー型認知症におけるアミロイドベータ生成に組間質液pH低下が関与していることを明らかにした。従って、ヒト脳間質液pH測定は糖尿病・アルツハイマー型認知症の予防医学的診断に重要な役割を担っているが、ヒトの脳内組織間質液pHの非侵襲的測定法は未だ開発されていない。間質液HCO3-濃度測定は間質液pH低下原因解明のため重要であるが、間質液HCO3-濃度非侵襲的測定法も未だ開発されていない。

【研究目的】
A）核磁気共鳴画像法を用いて、ヒト間質液pHの非侵襲的測定法を開発する。
B）pH低下の原因解明のため、ラマン分光を用いてHCO3-濃度の非侵襲的測定法も開発する。

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

ラマン分光を用いたHCO3-濃度の非侵襲的測定法をほぼ開発し得ている。また、他のイオンについても測定する測定法の開発を行なっているところである。

今後の研究の推進方策

動物実験を実施して、溶液中に存在する種々の物質のラマン分光測定における問題点についても検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Sodium-chloride Difference and Metabolic Syndrome: A Population-based Large-scale Cohort Study (2916)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Hashimoto Y, Tanaka M, Asano M, Yamazaki M, Oda Y, Toda H, Marunaka Y, Nakamura N, Fukui M
  • 雑誌名: International Medicine 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
• [雑誌論文] Validation of a protocol based on Raman and Infrared spectroscopies to nondestructively estimate the oxidative degradation of UHMWPE used in total joint arthroplasty (2016)
  • 著者名/発表者名: Puppulin L, Miura Y, Casagrande E, Hasegawa M, MARUNAKA Y, Tone S, Sudo A, Pezzotti G
  • 雑誌名: Acta Biomaterialia 巻: 38 ページ: 167-178
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2016.04.040
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Silicon nitride bioceramics induce chemically driven lysis in porphyromonas gingivalis (2016)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, Bock RM, McEntire BJ, Jones E, Boffelli M, Zhu W, Baggio G, Boschetto F, Puppulin L, Adachi T, Yamamoto T, Kanamura N, MARUNAKA Y, Bal BS
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 ページ: 3024-3035
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b00393
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis of the Inv compartment and ciliary abnormalities in inv/nphp2 mutant mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuji T, Matsuo K, Nakahari T, MARUNAKA Y, Yokoyama T
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 73 ページ: 45-56
  • DOI: 10.1002/cm.21264
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] PPARα activation of NOS1 via PI3K/Akt in guinea pig antral mucous cells: NO-enhancement in enhancement of Ca2+-regulated exocytosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Hosogi S, Sawabe Y, Shimamoto C, Matsumura H, Inui T, MARUNAKA Y, Nakahari T
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simulation of Cl- secretion in epithelial tissues: New methodology estimating activity of electro-neutral Cl- transporter (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasamoto K, Niisato N, Taruno A, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 6 ページ: 370
  • DOI: 10.3389/fphys.2015.00370
  • 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] Effect of pH and monovalent cations on the Raman spectrum of water: Basics revisited and application to measure concentration gradients at water/solid interface in Si3N4 biomaterial (2015)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, Puppulin L, La Rosa A, Boffelli M, Zhu W, McEntire BJ, Hosogi S, Nakahari T, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 463 ページ: 120-136
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2015.10.010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ochi F, Shiozaki A, Ichikawa D, Fujiwara H, Nakashima S, Takemoto K, Kosuga T, Konishi H, Komatsu S, Okamoto K, Kishimoto M, MARUNAKA Y, Otsuji E Carbonic anhydrase XII as an independent prognostic factor in advanced esophageal squamous cell carcinoma (2015)
  • 著者名/発表者名: Ochi F, Shiozaki A, Ichikawa D, Fujiwara H, Nakashima S, Takemoto K, Kosuga T, Konishi H, Komatsu S, Okamoto K, Kishimoto M, MARUNAKA Y, Otsuji E
  • 雑誌名: J Cancer 巻: 6 ページ: 922-929
  • DOI: 10.7150/jca.11269
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Raman spectroscopy of human skin: looking for a quantitative algorithm to reliably estimate human age (2015)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, Boffelli M, Miyamori D, Uemura T, MARUNAKA Y, Zhu W, Ikegaya H
  • 雑誌名: J Biomed Optics 巻: 20 ページ: 65008
  • DOI: 10.1117/1.JBO.20.6.065008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of Brazilian green propolis in patients with type 2 diabetes: A double blind randomized placebo-controlled study (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukuda T, Fukui M, Tanaka M, Senmaru T, Iwase H, Yamazaki M, Aoi W, Inui T, Nakamura N, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Biomedical Reports 巻: 3 ページ: 355-360
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vibrational algorithms for quantitative crystallographic analyses of hydroxyapatite-based biomaterials: I, Theoretical foundations (2015)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, Zhu W, Boffelli M, AdachiT, Ichioka H, Yamamoto T, MARUNAKA Y, Kanamura N
  • 雑誌名: Anal Bioanal Chem 巻: 407 ページ: 3325-3342
  • DOI: 10.1007/s00216-015-8472-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Roles of interstitial fluid pH in diabetes mellitus: Glycolysis and mitochondrial function (2015)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y
  • 雑誌名: World J Diabetes 巻: 6:125-135 ページ: 6:125-135
  • DOI: 10.4239/wjd.v6.i1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane Transport: Ionic Environments, Signal Transduction, and Development of Therapeutic Targets (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoda A, MARUNAKA Y, Eaton DC, Dinudom A
  • 雑誌名: BioMed Res Int 巻: 2015 ページ: 581626
  • DOI: 10.1155/2015/581626
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Cl- and H+ as mediators of biofunction and biodysfunction in health and disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] New method based on Raman spectroscopy to detect in-situ concentrations of HCO3-, Na+ and K+ from physiological relevant solutions. Symposium on “Frontiers in non-invasive, non-labeled methodology for detecting cellular function and environments” (2016)
  • 著者名/発表者名: Puppulin L, Pezzotti G, Hosogi S, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] The role of Raman spectroscopy in preventive medicine (2016)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, Ikegaya H, Miyamori D, Yamamoto T, Kanamura N, Adachi T, Sugano N, Zhu W, Takahashi Y, Yamamoto K, Puppulin L, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] CALHM1 and CALHM3 are assembled to form a novel voltage-gated ATP channel (2016)
  • 著者名/発表者名: Taruno A, Miyazaki H, Niisato N, Sun H, Kashi M, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] Analyses of subcellular localization of CALHM1 channel (2016)
  • 著者名/発表者名: Kashio M, Taruno A, Sun Hongxin, Kobayashi K, Sano H, Ohsaki Y, Kido M, Nambu A, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Ciliary beat frequency modulated by PDE1A activity in procaterol stimulated mouse bronchiole (2016)
  • 著者名/発表者名: Kogiso H, Hosogi S, Ikeuchi Y, Tanaka S, Shimamoto C, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Effect of IL-13 on the ciliary beating of nasal epithelium of mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto T, Murakami K, Hosogi S, Yasuda M, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Activation of ciliary beating by Seihai-to in distal airway epithelial cells of mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Sumiya S, Hosogi S, Ikeuchi Y, Kogiso H, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Simulation of Cl- secretion in epithelial tissues: New methodology estimating activity of electroneutral Cl- transporter (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasamoto K, Niisato N, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] A regulatory mechanism for apical surface expression of ENaC through the ubiquitin-proteasome pathway in renal epithelial A6 cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Niisato N, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] KCNJ15/Kir4.2 and intracellular polyamines ouples to sense weak extracellular electric field in electrotaxis (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajima K, Marunaka Y, Zhao M
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] PPARα-stimulated NOS1 phosphorylation mediated via PI3K/Akt in antral mucous cells: enhancement of Ca2+-regulated exocytosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Hosogi S, Shimamoto C, Matsumura H, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Ambroxol-stimulated increase in CBA and CBF via pHi increase and [Cl-] decrease in airway ciliary (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosogi S, Kogiso H, Ikeuchi Y, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] The molecular mechanism of intracellular Cl- in cancer progression by regulating Src kinase signal cascade (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki H, Ue T, Tanaka S, Nakayama Y, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Activation of ciliary beating by carbocistein via modulation of [Cl-]i and pHi in bronchiolar ciliary cells in mic (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikeuch Y, Kogiso H, Tanaka S, Hosogi S, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Hokaido
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-22
• [学会発表] Roles of lipid raft in epithelial Na+ channel (ENaC) function. Symposium on “New insights into integral regulators of the epithelial ion transport in health and disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Marunaka Y, Niisato N
  • 学会等名: 8th FAOPS Congress
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-22 – 2015-11-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement of ciliary beating by Carbocystein via modulation of [Cl-]i and pHi in bronchiolar ciliary cells in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakahari T, Ikeyuchi Y, Kogiso H, Tanaka S, Hosogi S, Marunaka Y
  • 学会等名: 8th FAOPS Congress
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-22 – 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] Ambroxol activated respiratory mucociliary transport via pHi increase and [Cl-]i decrease in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosogi S, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: 8th FAOPS Congress
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-22 – 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] Procaterol stimulated ciliary beat frequency modulated via PDE1 in mouse bronchiolar cilia (2015)
  • 著者名/発表者名: Kogiso H, Ikeuchi Y, Tanaka S, Shimamoto C, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: 8th FAOPS Congress
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-22 – 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] PPARα modulation mediated via PI3K/Akt pathway of Ca2+-regulated exocytosis in antra mucous cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Shimamoto C, Matsumura H, Nakahari T, Marunaka Y
  • 学会等名: 8th FAOPS Congress
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-22 – 2015-11-25
  • 国際学会