消化管ペプチドによる新たな循環調節機構と多様な作用の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05306
• 研究機関: 国立研究開発法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 宮里 幹也 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (50291183)
• 研究分担者: 日野 純 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40260351)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ペプチド / ニューロメジン / 自律神経 / 循環調節

研究実績の概要

本研究では、消化管と循環器系の中枢を介した臓器間ネットワーク機構に焦点をあて、主に消化管ペプチドの多様な作用の解明を目的とする。
１．迷走神経を介する循環制御ネットワークに関与する新規ペプチドの探索については、迷走神経節において生理的負荷で変動するペプチド性リガンドが予想されるオーファンGタンパク質共役型受容体を３種類選択した。これら受容体の一過性発現細胞および安定発現細胞株を用いて、ラットやブタの消化管・脳を用いて、リガンドスクリーニングを行ったが、現在のところ標的受容体特異的な活性は検出できていない。
２．ニューロメジン類およびその関連ペプチドの機能解明については、脳腸ペプチドであるニューロメジンU（NMU）について、開発した１型と２型の受容体に特異的なアゴニストのうち、１型アゴニストをさらに改良し、受容体選択性と血中安定体性の高いアゴニストを得た。この１型アゴニストを用いて、マウス皮下投与にて体重増加抑制作用があることを示した。また、NMU前駆体タンパク質から産生されるneuromedin U precursor-related peptide（NURP）と命名した新規ペプチドを、ラッ脳から単離・構造決定した。NURPは、下垂体からのプロラクチンの分泌を特異的に強力に促進することを見出した。
３．循環器およびその関連疾患モデル動物における生理活性ペプチドの治療応用の検討については、循環器疾患の基盤となるエネルギー代謝調節に関わる因子として、C型ナトリウム利尿ペプチド（CNP）の有する血管機能障害改善作用に着目し、CNPの肥満・糖尿病における作用を検討した。CNPを血管内皮細胞特異的に過剰発現させたマウスが、肥満モデルにおいて脂肪細胞肥大化、耐糖能、炎症作用改善作用に加え、エネルギー消費亢進作用を示したことから、CNPの血管機能障害改善作用による抗肥満作用が示唆された。

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

１．迷走神経を介する循環制御ネットワークに関与する新規ペプチドの探索については、オーファン受容体発現細胞系を用いて、リガンドスクリーニングを推進できた。現在のところ標的受容体特異的な活性は検出には至っていない。
２．ニューロメジン類およびその関連ペプチドによる生理機構の解明については、開発したNMUの２種類の受容体アゴニストのうち、特に１型アゴニストの選択性、血中安定性の改良を行った。本アゴニストのマウスへの末梢投与による体重増加抑制作用を示した。また、NMU前駆体タンパク質から産生されるNURPと命名した新規ペプチドを、ラットの脳から単離・同定した。本ペプチドは下垂体からのプロラクチンの分泌を特異的に強力に促進することを見出した。
３．循環器およびその関連疾患モデル動物における生理活性ペプチドの治療応用の検討については、循環器疾患の基盤となるエネルギー代謝調節に関わる肥満・糖尿病におけるCNPの機能について、過剰発現マウスの解析により明らかにした。

今後の研究の推進方策

１．迷走神経を介する循環制御ネットワークに関与する新規ペプチドの探索については、構築した受容体安定発現細胞株および一過性発現系を用いて、脳および迷走神経支配領域の消化管を中心としたラット、ブタ組織を材料として、従来の細胞内シグナル測定系や細胞のインピーダンス変化、TGFα切断アッセイなど新たに導入した活性検出系を用いてリガンド探索をさらに推進する。
２．ニューロメジン類およびその関連ペプチドによる生理機構の解明については、新たに単離・同定したNMU前駆体タンパク質から産生される新規ペプチドNURPについて、循環調節機能、自律神経制御機能、内分泌・代謝機能などについて機能解析を進める。また、ニューロメジンS前駆体タンパク質から産生される同様のペプチドについても、単離・同定を進め、機能解析を実施する。
３．循環器およびその関連疾患モデル動物における生理活性ペプチドの治療応用の検討については、グレリンおよびグレリン受容体欠損マウス、ナトリウム利尿ペプチド（NP）やその受容体、BMP-3b遺伝子改変マウスなどを用いて、循環器疾患およびその関連疾患モデル動物におけるグレリンやNP、BMP-3bなどの生体内因子の治療応用の意義の解析をさらに進める。

研究成果

• [雑誌論文] Adipocyte-specific expression of C-type natriuretic peptide suppresses lipid metabolism and adipocyte hypertrophy in adipose tissues in mice fed high-fat diet (2018)
  • 著者名/発表者名: Bae CR, Hino J, Hosoda H, Son C, Makino H, Tokudome T, Tomita T, Hosoda K, Miyazato M, Kangawa K
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 2093
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20469-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of a human neuromedin U receptor 1-selective hexapeptide agonist with enhanced serum stability (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayama T, Mori K, Tanaka A, Nomura E, Sohma Y, Mori M, Taguchi A, Taniguchi A, Sakane T, Yamamoto A,& Minamino N, Miyazato M, Kangawa K, Hayashi Y
  • 雑誌名: J Med Chem 巻: 60 ページ: 5228-5234
  • DOI: 0.1021/acs.jmedchem.7b00694
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of neuromedin U precursor-related peptide and its possible role in the regulation of prolactin release (2017)
  • 著者名/発表者名: Mori K, Ida T, Fudetani M, Mor Mi, Kaiya H, Hino J, Nakahara K, Murakami N, Miyazato M, Kangawa K
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 10468
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10319-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Overexpression of C-type Natriuretic Peptide in Endothelial Cells Protects against Insulin Resistance and Inflammation during Diet induced Obesity (2017)
  • 著者名/発表者名: Bae CR, Hino H, Hosoda H, Arai Y, Son C, Makino H, Tokudome T, Tomita T, Kimura T, Nojiri T, Hosoda K, Miyazato M, Kangawa K
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 9807
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10240-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuromedin U precursor-related peptide (NURP) exerts neuromedin U-like sympathetic nerve action in the rat (2017)
  • 著者名/発表者名: Ensho T, Maruyama K, MoriK, Miyazato M, Kangawa K, Nakahara K, Murakami N
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 492 ページ: 412-418
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.08.084
  • 査読あり