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2018 年度 実績報告書

筋萎縮進行におけるプロスタノイドの質量分析イメージング解析と治療標的分子の同定

研究課題

研究課題/領域番号 17H02157
研究機関東京農工大学

研究代表者

稲田 全規  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80401454)

研究分担者 鈴木 克彦  早稲田大学, スポーツ科学学術院, 教授 (80344597)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード筋萎縮 / プロスタノイド
研究実績の概要

本研究では、不動性筋萎縮モデルとして尾部懸垂を用い、筋萎縮におけるプロスタノイドの産生動態をLC-MS 質量分析による定量、質量分析顕微鏡を用いた質量分析イメージングによる組織動態観察を融合し、どのプロスタノイドが筋萎縮の主因となっているかを明らかにすることである。さらに、質量分析イメージングで同定した標的プロスタノイドの合成酵素の阻害剤を用い、不動性筋萎縮モデルにおける筋萎縮の改善の有無を調べ、これらプロスタノイドの検出から、その産生阻害剤の効果検証を段階的に進め、演繹的な実験計画によりに分子標的の同定を試みる。
H30年度は、筋萎縮のIn vivoマウスモデルを用いた解析を行った。尾部懸垂マウスから1~4 週後に後肢の筋肉(大腿四頭筋、下腿三頭筋)を採取し、X線密度測定装置(DEXA法)、マイクロCTによる筋の形態計測と三次元体積解析を実施した。尾部懸垂マウスは著しい筋萎縮を示し、同一サンプルにおけるプロスタグランジンの測定解析に供した。また、プロスタノイドの標準標品の結果をもとに、プロスタノイドのLC-MS質量分析の定量的基盤構築を行った。特に固相抽出カラムを用い、不純物の排除、洗浄および濃縮、カラム操作の後に、筋組織中のプロスタノイドを内部標準法により分析を可能とした。
これら研究結果より、尾部懸垂により萎縮する筋組織における定量的なプロスタノイド測定法の基盤確立に成功した。さらに、筋組織におけるプロスタノイドの発現同定解析では、尾部懸垂により萎縮する筋組織におけるプロスタノイドの産生細胞の動態解析を行った。既存法であるIn vivo 発光イメージャー、3次元マイクロCT 解析を併せて行った結果、筋萎縮におけるプロスタノイド産生細胞の数種を同定した。これらは炎症性疾患に関わるいくつかの免疫細胞などで構成されていることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

H30年度の計画において、尾部懸垂マウスを用いた解析系では著しい筋萎縮を示し、同一サンプルにおけるプロスタグランジンの測定解析を可能とした。これら標準標品を用いたプロスタノイドのLC-MS質量分析の定量的基盤構築は固相抽出カラム操作の改善を中心に行ったところ、尾部懸垂により萎縮する筋組織における定量的なプロスタノイド測定法の基盤確立に成功した。
さらに、筋組織におけるプロスタノイドの発現同定解析では、尾部懸垂により萎縮する筋組織におけるプロスタノイドの産生細胞の動態解析を併せて行った。既存の解析技術である、In vivo 発光イメージャー、3次元マイクロCT を活用し、筋萎縮の表現型と質量分析イメージングによる表現型とプロスタグランジン発現との相関解析を行った結果、特に細胞表面抗原解析の実施により、炎症性免疫細胞によるプロスタノイド産生が確認された。
H30年度の計画であった、In vivo モデル動物の解析、質量分析を用いたエイコサノイドの定量解析、質量分析イメージングを用いた筋組織におけるプロスタノイド解析、プロスタノイド産生細胞の同定と機能相関の解析は、当初計画を達成した。また、筋萎縮におけるプロスタノイド産生細胞の数種がIn vivo 発光イメージャーとの併用解析により同定され、これらは炎症性疾患に関わる免疫細胞などで構成されていることが明らかとなった。これら結果は、次年度の計画である尾部懸垂マウスにおけるプロスタノイド阻害剤の投与効果の検討において、標的となるプロスタノイド候補の産生阻害剤をマウスに投与する上での、方針決定に大変重要な知見である。
これらの成果は次年度の平成31年度の本課題を円滑に進める基盤として必須であり、今年度の研究進展は前倒しの課題実施を可能とする。これら理由により、当初の計画以上に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

平成31年度は尾部懸垂マウスにおけるプロスタノイド阻害剤の投与効果の検討を進める。H30年度までに得られた筋萎縮におけるプロスタノイド解析の結果をもとに、標的プロスタノイド候補の産生阻害剤をマウスに投与し、筋萎縮の抑制効果を判定する。プロスタノイド産生阻害剤で筋萎縮の改善効果が認められ、かつ、質量分析イメージングにより標的として選択したプロスタノイドの産生阻害が認められるか、否かを判定する。さらに、炎症性プロスタノイドの産生細胞である免疫系細胞、特に白血球系細胞である好中球やマクロファージに焦点を当て、標的プロスタノイドの産生細胞をコンフォーカル顕微鏡やライブイメージング解析を用いた細胞表面抗原解析により同定する。これら標的プロスタノイドの産生阻害と筋萎縮の抑制効果が相関する場合に、標的プロスタノイドの同定が達成されたと判定する。これら実験データは将来の廃用性筋萎縮やサルコペニア、広くはロコモーティブシンドロームの治療につながる分子標的として活用し、プロスタノイドの産生阻害剤のみならず、SiRNA 導入、受容体拮抗阻害薬、天然由来機能性因子を活用し、不動性筋萎縮の新規な治療薬や治療因子の開発につなげたい。本研究課題の目的は筋萎縮に関わるプロスタノイドの同定であるが、候補因子の絞り込みが難しい場合には動物試験と細胞試験を交互に組み合わせたサイクルの早いスクリーニング系に切り替え、相互の反復検証を重ねて標的プロスタノイドとその産生細胞の同定を確実に進める。

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 12件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Beta-cryptoxanthin inhibits lipopolysaccharide-induced osteoclast differentiation and bone resorption via the suppression of inhibitor of NF-κB kinase activity.2019

    • 著者名/発表者名
      Hirata N , Ichimaru R , Tominari T , Matsumoto C, Watanabe K ,Taniguchi K , Hirata M , Ma S, Suzuki K , Grundler FM , Miyaura C, Inada M
    • 雑誌名

      Nutrients

      巻: 11 ページ: 368

    • DOI

      10.3390/nu11020368

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Keto-adaptation and Endurance Exercise Capacity, Fatigue Recovery, and Exercise-Induced Muscle and Organ Damage Prevention2019

    • 著者名/発表者名
      S Ma, K Suzuki.
    • 雑誌名

      A Narrative Review

      巻: 7 (2) ページ: 40

    • DOI

      10.3390/sports7020040

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exercise Effects on Physiological Function during Aging.2019

    • 著者名/発表者名
      Z Radak, F Torma, I Berkes, S Goto, T Mimura, A Posa, L Balogh,K Suzuki et al.
    • 雑誌名

      Free Radical Biology and Medicine

      巻: 132 ページ: 33-4

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2018.10.444

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Preexercise Carbohydrate Ingestion and Transient Hypoglycemia2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kondo, K. Tanisawa, K. Suzuki, S. Terada, M. Higuchi
    • 雑誌名

      Fasting vs. Feeding. Med Sci Sports Exerc

      巻: 51(1) ページ: 168

    • DOI

      10.1249/MSS.0000000000001773

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure-activity relationship of anthocyanidins as an inhibitory effect on osteoclast differentiation.2018

    • 著者名/発表者名
      Hirata N, Tominari T, Ichimaru R, Taniguchi K, Matsumoto C, Watanabe K, Hirata M, Ma S, Suzuki K, Grundler FM, Miyaura C, Inada M
    • 雑誌名

      BPB_Reports

      巻: 2 ページ: 1-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Low molecular-weight curdlan, (1→3)-ß-Glucan suppresses TLR2-induced RANKL-dependent bone resorption.2018

    • 著者名/発表者名
      Aizawa M, Watanabe K, Tominari T, Matsumoto C, Hirata M, Grundler FM, Inada M, Miyaura C
    • 雑誌名

      Biol. Pharm. Bull

      巻: 41(8) ページ: 1282-1285

    • DOI

      10.1248/bpb.18-00057

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Polymethoxyflavonoids on Bone Loss Induced by Estrogen Deficiency and by LPS-Dependent Inflammation in Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto S, Tominari T, Matsumoto C, Yoshinouchi S, Ichimaru R, Watanabe K, Hirata M, Grundler FM, Miyaura C, Inada M
    • 雑誌名

      Pharmaceuticals

      巻: 11(1) ページ: 7(1-11)

    • DOI

      10.3390/ph11010007, 2018

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Raloxifene reduces the risk of local alveolar bone destruction in a mouse model of periodontitis combined with systemic postmenopausal osteoporosis.2018

    • 著者名/発表者名
      Ichimaru R, Tominari T, Yoshinouchi S, Matsumoto C, Watanabe K, Hirata M, Numabe Y, Murphy G, Nagase H,Miyaura C, Inada M
    • 雑誌名

      Arch. Oral Biol

      巻: 85 ページ: 98-103

    • DOI

      10.1016/j.avchovalb:0.2017.09.017

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exercise Training Suppresses Scavenger Receptor CD36 Expression in Kupffer cells of Nonalcoholic Steatohepatitis Model Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      N Kawanishi, T Mizokami, K Yada, K Suzuki.
    • 雑誌名

      Physiol Rep

      巻: 6 ページ: e13902

    • DOI

      10.14814/phy2.13902

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Aging on Serum Levels of Lipid Molecular Species as Determined by Lipidomics Analysisin Japanese Men and Women.2018

    • 著者名/発表者名
      N Kawanishi, Y Kato, K Yokozeki, S Sawada, R Sakurai, Y Fujiwara, K Suzuki.
    • 雑誌名

      Lipids in Health and Disease

      巻: 17 (1) ページ: 135

    • DOI

      10.1186/s12944-018-0785-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An 8-Week Ketogenic Diet Alternated Interleukin-6, Ketolytic and Lipolytic Gene Expression, and Enhanced Exercise Capacity in Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      S Ma, Q Huang, T Tominaga, C Liu, K Suzuki.
    • 雑誌名

      Nutrients

      巻: 10 (11) ページ: 1696

    • DOI

      10.3390/nu10111696

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single Dose Administration of Taheebo Polyphenol Enhances Endurance Capacity in Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      K Yada, K Suzuki, N Oginome, S Ma, Y Fukuda, A Iida, Z Radak
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 (1) ページ: 14625

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33029-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An 8-Week, Low Carbohydrate, High Fat, Ketogenic Diet Enhanced Exhaustive Exercise Capacity in Mice Part 2: Effect on Fatigue Recovery,Post-exercise Biomarkers and Anti-oxidation Capacity.2018

    • 著者名/発表者名
      Q Huang, S Ma, T Tominaga, K Suzuki, C Liu
    • 雑誌名

      Nutrients

      巻: 10 (10) ページ: 1339

    • DOI

      10.3390/nu10101339

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An 8-Week Ketogenic Low Carbohydrate,High Fat Diet Enhanced Exhaustive Exercise Capacity in Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ma, Q. Huang, K. Yada, C. Liu, K Suzuki
    • 雑誌名

      Nutrients

      巻: 10(6) ページ: 673

    • DOI

      10.3390/nu10060673

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reactive Oxygen and Nitrogen Species Regulate Key Metabolic, Anabolic, and Catabolic Pathways in Skeletal Muscle.2018

    • 著者名/発表者名
      R. Nemes, E. Koltai, AW Taylor, K. Suzuki, Z Radak
    • 雑誌名

      Antioxidants

      巻: 7(7) ページ: E85

    • DOI

      10.3390/antiox7070085

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 炎症性骨吸収におけるエピガロカテキンガレートの効果2019

    • 著者名/発表者名
      富成 司、市丸亮太、松本千穂、渡邊健太、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
    • 学会等名
      第15回ファンクショナルフード学会学術集会
  • [学会発表] 破骨細胞分化におけるRabGTPaseの機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      有川祐理子、富成司、渡邊健太、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] エストロゲン依存性乳癌細胞における細胞内シグナルの解析2018

    • 著者名/発表者名
      児玉美月、渡邊健太、平田美智子、稲田全規、宮浦千里
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] 癌細胞におけるToll-like receptorの機能調節2018

    • 著者名/発表者名
      齊木瑞穂、渡邊健太、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] 破骨細胞の分化制御に関わる膜性タンパク質の解析2018

    • 著者名/発表者名
      白壁美郷、富成司、平田美智子、稲田全規、宮浦千里
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] 筋分化過程における筋代謝性遺伝子変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      田中彩映子、富成司、松本千穂、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] 乳癌の増殖におけるエクソソーム分泌と血管新生の関連2018

    • 著者名/発表者名
      芳之内翔成、渡邊健太、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] 前立腺癌細胞の増殖におけるアンドロゲン依存的な細胞内シグナルの活性化2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉圭祐、渡邊健太、平田美智子、稲田全規、宮浦千里
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] Roles of membrane bound HB-EGF and EGF-Receptor interaction on osteoblast in melanoma induced bone resorption.2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Watanabe, Shosei Yoshinouchi, Keita Taniguchi, Michiko Hirata, Tsukasa Tominari,Chisato Miyaura, Masaki Inada
    • 学会等名
      ASBMR2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Lipoteichoic acid, a membrane component of gram-positive bacteria, induces PGE2-mediated inflammatory bone resorption in periodontitis.2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Tominari, Ryota Ichimaru, Keita Taniguchi, Kenta Watanabe, Chiho Matsumoto, Michiko Hirata, Masaki Inada, Chisato Miyaura
    • 学会等名
      ASBMR2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 遠心飼育装置を用いた長期過重力負荷によるマウス筋肥大化作用の解析2018

    • 著者名/発表者名
      富成 司、市丸 亮太、松本 千穂、平田 美智子、湯本 茜、白川 正輝、宮浦 千里、芝大、稲田 全規
    • 学会等名
      日本筋学会第4回学術集会
  • [学会発表] ジストロフィン欠損筋膜におけるCav3を介したPMO取り込み機序の解明2018

    • 著者名/発表者名
      大野 泰輔、滝澤 歩武、宮武 正太、溝部 吉高、原 裕子、瀬戸 美也子、Maria Tsoumpra、橋本 泰昌、冨成 司、稲田 全規、宮浦 千里、武田 伸一、青木 吉嗣
    • 学会等名
      日本筋学会第4回学術集会
  • [学会発表] モルフォリノ人工核酸の筋細胞における輸送経路の解析2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊 健太、平田 美智子、宮武 正太、滝澤 歩武、武田 伸一、青木 吉嗣、宮浦 千里、稲田 全規
    • 学会等名
      日本筋学会第4回学術集会
  • [学会発表] 前立腺癌細胞の移動と骨転移におけるプロスタグランジンE2の役割2018

    • 著者名/発表者名
      芳之内翔成 渡邊健太 富成司、平田美智子、松本千穂、丸山隆幸、稲田全規、宮浦千里
    • 学会等名
      第27回日本がん転移学会学術集会・総会
  • [学会発表] 悪性黒色腫の骨転移におけるEGFRシグナルの関与2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊健太、芳之内翔成、平田美智子、富成司、松本千穂、宮浦千里、稲田全規
    • 学会等名
      第27回日本がん転移学会学術集会・総会
  • [学会発表] 悪性黒色腫の骨転移におけるHB-EGF誘導性EGFRシグナルの関与2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊 健太,芳之内翔成,平田美智子,富成  司,松本 千穂,宮浦 千里,稲田 全規
    • 学会等名
      第36回日本骨代謝学会学術集会
  • [学会発表] Lipoteichoicacid によるTLR2/6 誘導性の骨吸収におけるPGE2の関与2018

    • 著者名/発表者名
      富成 司、市丸 亮太、松本 千穂、渡邊 健太、平田美智子、稲田 全規、宮浦 千里
    • 学会等名
      第36回日本骨代謝学会学術集会
  • [学会発表] Exhaustive Exercise-Induced Neutrophil-Associated Tissue Damage and Possibility of its Prevention.2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Katsuhiko
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Exercise and Health
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An 8-week Ketogenic Low-Carbohydrate High Fat Diet Improved Post-exercise Plasma Biomarkers And Fatigue Recovery In Mice, Poster presentation.2018

    • 著者名/発表者名
      Ma, Sihui; Huang, Qingyi; Tominaga, Takaki; Liu, Chunhong; Suzuki, Katsuhiko
    • 学会等名
      The 5th International Symposium of Sports and Health,Guangzhou Sport University
    • 国際学会
  • [学会発表] 免疫機能の立場から2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木克彦
    • 学会等名
      第6回 日本介護予防・健康づくり学会大会のシンポジウムⅠ

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公開日: 2019-12-27  

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