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

2016 年度 実績報告書

• 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: 間質液 / pH / 糖尿病 / ラマン分光 / アルツハイマー型認知症 / 核磁気共鳴 / 重炭酸イオン / 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。間質液重炭酸イオン濃度測定は間質液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】核磁気共鳴画像法およびラマン分光法をを用いて、間質液pHおよび重炭酸イオン濃度の非侵襲的測定法を開発する。【研究結果】まず第一段階として、pHおよび重炭酸イオン濃度を溶液系・細胞系を用いて測定した。その結果、pHおよび重炭酸イオン濃度を測定し得る測定法の開発に成功した。即ち、ラマン分光1016cm-1スペクトル強度が重炭酸イオン濃度変化に応じて線形的に変化することが明らかとなった。一方、二酸化炭素濃度に依存してスペルトル強度が変わりうるバンドをほぼ特定した（論文投稿準備中）。重炭酸イオンおよび二酸化炭素濃度の測定が可能となったことにより、pHの定量的値が計測可能となった。この成果をもとに、ヒト間質液pH測定法の開発を現在進めているところである。

研究成果

• [雑誌論文] Raman micro-spectroscopy as a viable tool to monitor and estimate the ionic transport in epithelial cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Puppulin P, Pezzotti G, Sun H, Hosogi S, Nakahari T, Inui T, Kumamoto Y, Tanaka H, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A low [Ca2+]i-induced enhancement of cAMP-activated ciliary beating by PDE1A inhibition in mouse airway cilia (2017)
  • 著者名/発表者名: Kogiso H, Hosogi S, Ikeuchi Y, Tanaka S, Shimamoto C, Matsumura H, Nakano T, Sano K, Inui T, MARUNAKA Y, Nakahari T
  • 雑誌名: Pflugers Archiv - Eur J Physiol 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cytosolic Cl- affects the anticancer activity of paclitaxel in the gastric cancer cell line, MKN28 cell (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Miyazaki H, Shiozaki A, Ichikawa D, Otsuji E, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Cell Physiol Biochem 巻: 42 ページ: 68-80
  • DOI: 10.1159/000477116
  • 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] Actions of quercetin, a flavonoid, on ion transporters: its physiological roles (2017)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Annals of the New York Academy of Sciences 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Esophageal cancer stem cells are suppressed by tranilast, a TRPV2 channel inhibitor (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki A, Kudou M, Ichikawa D, Fujiwara H, Shimizu H, Ishimoto T, Arita T, Kosuga T, Konishi H, Komatsu S, Okamoto K, MARUNAKA Y, Otsuji E
  • 雑誌名: J Gastroenterol 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s00535-017-1338-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of aprotinin, a protease inhibitor, action on the trafficking of epithelial Na+ channels (ENaC) in renal epithelial Ccells using a mathematical model (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasamoto K, Marunaka R, Niisato N, Sun H, Taruno A, Pezzottia G, Yamamoto T, Kanamura N, Zhu W, Nishio K, Inuia T, Eaton DC, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Cell Physiol Biochem 巻: 41 ページ: 1865-1880
  • DOI: 10.1159/000471934
  • 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] Heat shock exerts anticancer effects on liver cancer via autophagic degradation of aquaporin (2017)
  • 著者名/発表者名: Kudou M, Shiozaki A, Kosuga T, Shimizu H, Ichikawa D, Konishi H, Morimura R, Komatsu S, Ikoma H, Fujiwara H, Okamoto K, MARUNAKA Y, Otsuji E
  • 雑誌名: Int J Oncol 巻: 50 ページ: 1857-1867
  • DOI: 10.3892/ijo.2017.3940
  • 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] Regulation of osmolality for cancer treatment (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki A, Ichikawa D, Kosuga T, MARUNAKA Y, Otsuji E.
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 67 ページ: 353-360
  • DOI: 10.1007/s12576-017-0528-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Actions of quercetin, a polyphenol, on blood Pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y, Marunaka R, Sun H, Yamamoto T, Kanamura N, Inui T, Taruno A.
  • 雑誌名: Molecules 巻: 22 ページ: E209
  • DOI: 10.3390/molecules22020209
  • 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] Hypotonicity activates a voltage-dependent membrane conductance in N2a neuroblastoma cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Taruno A, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 484 ページ: 331-335
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.01.118
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Na+/H+ exchanger 1 has tumor suppressive activity and prognostic value in esophageal squamous cell carcinoma (2017)
  • 著者名/発表者名: Ariyoshi Y, Shiozaki A, Ichikawa D, Shimizu H, Kosuga T, Konishi H, Komatsu S, Fujiwara H, Okamoto K, Kishimoto M, MARUNAKA Y, Otsuji E
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 ページ: 2209-2223
  • DOI: 10.18632/oncotarget
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced alcohol-drinking behavior associated with active ghrelinergic and serotoninergic neurons in the lateral hypothalamus and amygdala (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K, Nagao M, Watanabe Y, Yamaguchi T, Ueda S, Kitamura Y, Nishimura K, Inden M, MARUNAKA Y, Hattori H, Murakami K, Tokaji M, Ochi K
  • 雑誌名: Pharmacol Biochem Behavior 巻: 153 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.pbb.2016.12.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and role of anion exchanger 1 in esophageal squamous cell carcinoma (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki A, Kudou M, Ichikawa D, Shimizu H, Arita T, Kosuga T, Konishi H, Komatsu S, Fujiwara H, Okamoto K, Kishimoto M, MARUNAKA Y, Otsuji E
  • 雑誌名: Oncotarge 巻: 8 ページ: 17921-17935
  • DOI: 10.18632/oncotarget.14900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adeno-associated virus-mediated gene transfer into taste cells in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Taruno A, Kashio M, Sun H, Kobayashi K, Sano H, Nambu A, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Chemical Senses 巻: 42 ページ: 69-78
  • DOI: 10.1093/chemse/bjw101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vibrational monitor of early demineralization in tooth enamel after in vitro exposure to phosphoridic liquid (2017)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, Adachi T, Gasparutti I, Vincini G, Zhu W, Boffelli M, Rondinella A, Marin E, Ichioka H, Yamamoto T, MARUNAKA Y, Kanamura N
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part A Molecular and Biomolecular Spectroscopy 巻: 173 ページ: 19-33
  • DOI: 10.1016/j.saa.2016.08.036
  • 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] Intracellular chloride ion concentration in differentiating neuronal cell and its role in growing neurite (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajima K, MARUNAKA Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 479 ページ: 338-342
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.09.075
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In situ spectroscopic screening of osteosarcoma living cells on stoichiometry-modulated silicon nitride bioceramic surfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Pezzotti G, McEntire BJ, BockR, Zhu W, Boschetto F, Rondinella A, Marin E, MARUNAKA Y, Adachi T, Yamamoto T, Kanamura N, Bal BS
  • 雑誌名: ACS Biomater Sci Eng 巻: 2 ページ: 1121-1134
  • DOI: 10.1021/acsbiomaterials.6b00126
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Na+ homeostasis by epithelial Na+ channel (ENaC) and Nax channel (Nax): cooperation of ENaC and Nax (2016)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y, Marunaka R, Sun H, Yamamoto T, Kanamura N, Taruno A
  • 雑誌名: Annals of Translational Medicine 巻: 4 ページ: S11
  • DOI: 10.21037/atm.2016.10.42
  • 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] Quercetin is a useful medicinal compound showing various actions including control of blood pressure, neurite elongation and epithelial ion transport (2016)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y, Niisato N, Miyazaki H, Nakajima K, Taruno A, Sun H, Marunaka R, Okui M, Yamamoto T, Kanamura N, Kogiso H, Ikeuchi Y, Kashio M, Hosogi S, Nakahari T
  • 雑誌名: Current Med Chem 巻: 23 ページ: 1-12
  • DOI: 10.2174/0929867323666160919095043
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of regulatory volume decrease enhances the cytocidal effect of hypotonic shock in hepatocellular carcinoma (2016)
  • 著者名/発表者名: Kudou M, Shiozaki A, Kosuga T, IchikawaD, Konishi H, Morimura R, Komatsu S, Ikoma H, Fujiwara H, Okamoto K, Hosogi S, Nakahari T, MARUNAKA Y, Otsuji E
  • 雑誌名: J Cancer 巻: 7 ページ: 1524-1533
  • DOI: 10.7150/jca.15181
  • 査読あり / 国際共著
• [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] 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: Biomed Res 巻: 37 ページ: 167-178
  • DOI: 10.2220/biomedres.37.167
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sodium-chloride difference and metabolic syndrome: a population-based large-scale cohort Study (2016)
  • 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: Internal Medicine 巻: 55 ページ: 3085-3090
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.55.7000
  • 査読あり / 国際共著
• [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
• [学会発表] Regulation of body environments by epithelial ion transport (2017)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y
  • 学会等名: The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] Neurotransmission of taste mediated by calcium homeostasis modulator ion channels (2017)
  • 著者名/発表者名: Taruno A, MARUNAKA Y
  • 学会等名: The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] Insulin and the CFTR Chloride Channel. (2016)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y, Niisato N, Hongxin Sun, Inui T.
  • 学会等名: The 30th Annual North American Cystic Fibrosis Conference.
  • 発表場所: Orlando, Florida, USA
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] How do chloride and hydrogen ions regulate body function? (2016)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y
  • 学会等名: 2016 International Conference of Physiological Science
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Homologous CALHM subunits assemble to form a novel voltage-gated ATP channel (2016)
  • 著者名/発表者名: Taruno A, Miyazaki H, Niisato N, Hongxin S, Kashio M, MARUNAKA Y.
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] ブラジル産プロポリスの糖尿病に対する効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸中良典
  • 学会等名: 第16回日本抗加齢医学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-06-10 – 2016-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] Purinergic neurotransmission of taste by CALHM channel (2016)
  • 著者名/発表者名: Taruno A, MARUNAKA Y.
  • 学会等名: 17th ISOT JASTS 50th Annual Meeting
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2016-06-05 – 2016-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] How are Cl- and H+ involved in diseases such as hypertension, diabetes and cancer? (2016)
  • 著者名/発表者名: MARUNAKA Y
  • 学会等名: International Symposium on Ion Channels, Transporters and Signal Transduction
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-05-21 – 2016-05-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 京都府立医科大学 大学院 医学研究科 細胞生理学
  • URL: http://kpum-molecular-cell-physiology.info/index.html