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2018 年度 実施状況報告書

細胞内外イオン環境の変化に対する鼻粘膜線毛細胞の応答性

研究課題

研究課題/領域番号 18K09325
研究機関京都府立医科大学

研究代表者

安田 誠  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60433273)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード鼻粘膜 / 線毛運動 / 培養細胞 / カルシウムイオン / クロライドイオン / 細胞内外環境
研究実績の概要

感染やアレルギーなどの病的状態で生じる低酸素状態や血管透過性の変化などにより細胞内外のイオン組成やPHなどは容易に変化することがしられている。しかしながらこういった細胞内外環境に対する鼻副鼻腔粘膜の線毛細胞の機能変化についてはほとんど解明されていない。本課題で我々は細胞内外環境の変化に対する応答を線毛細胞に着目して検討することにした。
まずはマウス鼻粘膜線毛細胞を用い実験を行なった。その過程で線毛運動周波数 (CBF) の自発的oscillationを見出した。[Ca2+]i oscillationがCBF oscillationを起こしている可能性が考えられマウス鼻粘膜線毛細胞におけるCBF oscillationと[Ca2+]iの関係について検討した。CBF oscillationはCa2+ oscillationが原因であり、この[Ca2+]i oscillationは細胞内ストアーからのCa2+放出である可能性が考えられた。
次にヒト鼻粘膜上皮培養細胞を用いて実験を行った。鼻粘膜線毛運動機能は振幅(CBD: cilliart beat distance)と周波数(CBF: ciliary beat frequency)の2つのパラメーターで維持されている。イソフラボンの一種であるダイゼインはCl-チャネルを活性化する。ダイゼインの線毛運動に対する効果(Cl-チャネル活性化による[Cl-]i低下とCBD増加)を検討した。鼻粘膜培養細胞の線毛運動を高速度カメラを装着した顕微鏡に観察 しCBDとCBFを測定した。また、共焦点顕微鏡下にCl-感受性蛍光色素MQAEを用い蛍光比を測定した。ダイゼインは、鼻粘膜線毛細胞においてCl-チャネルを活性化し、生理的条件下(37℃)で、線毛輸送活性化のための重要な因子であるCBDを増加させた。この結果は、鼻粘膜分泌と線毛運動活性化が連動して働いていることを示している。

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

高速度カメラを装着した顕微鏡下に鼻粘膜線毛運動を計測し、通常の線毛運動周波数CBFに加え、線毛運動振幅を評価する指標となるCBD (ciliary beat distance)の測定法を確立した。またヒト鼻粘膜培養細胞系を確立し線毛運動の記録を開始した。マウス鼻粘膜細胞とヒト培養鼻粘膜細胞を用いて細胞内外のイオン環境変化に対する線毛細胞の応答性を検討することができた。

今後の研究の推進方策

細胞内クロライド濃度変化と線毛運動の関係をさらに詳細に検討する予定である。また既存の薬剤の線毛運動に対する作用を細胞内外イオン環境を人為的に変えた際にどのような応答性の変化が生じるかを同時に検討する予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成30年度の実験計画が順調に行うことができ、予定額より節約できたため残金が生じた。今年度は予定通りの実験計画を遂行する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Spontaneous oscillation of the ciliary beat frequency regulated by release of Ca2+ from intracellular stores in mouse nasal epithelia2018

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto Toshihiro、Kogiso Haruka、Yasuda Makoto、Inui Taka-aki、Murakami Kentaro、Hirano Shigeru、Ikeuchi Yukiko、Hosogi Shigekuni、Inui Toshio、Marunaka Yoshinori、Nakahari Takashi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 507 ページ: 211~216

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.11.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Daidzein-Stimulated Increase in the Ciliary Beating Amplitude via an [Cl?]i Decrease in Ciliated Human Nasal Epithelial Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Inui Taka-aki、Yasuda Makoto、Hirano Shigeru、Ikeuchi Yukiko、Kogiso Haruka、Inui Toshio、Marunaka Yoshinori、Nakahari Takashi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 19 ページ: 3754~3754

    • DOI

      https://doi.org/10.3390/ijms19123754

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細胞内Cl-濃度依存的ヒト鼻粘膜線毛運動2018

    • 著者名/発表者名
      村上賢太郎、乾 隆昭、細木誠之、中張隆司、丸中良典、平野 滋、安田 誠
    • 学会等名
      第36回日本耳鼻咽喉科免疫アレルギー学会
  • [学会発表] ヒト鼻粘膜線毛細胞における振動数・振幅の測定法:[Cl-]iによる振幅調整2018

    • 著者名/発表者名
      乾 隆昭、村上賢太郎、細木誠之、中張隆司、丸中良典、平野 滋、安田 誠
    • 学会等名
      第125回日本耳鼻咽喉科学会総会・学術講演会
  • [学会発表] 細胞内カルシウムによるマウス鼻粘膜線毛運動の制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      安田 誠、呉本年弘、村上賢太郎、乾 隆昭、平野 滋
    • 学会等名
      第57回日本鼻科学会

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公開日: 2019-12-27  

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