慢性腎臓病によるエネルギー感知障害の分子病態解明と治療法開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03672
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 蘇原 映誠 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (90510355)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: エネルギー感受性 / AMPK / WNK / 慢性腎臓病 / 線維化

研究実績の概要

最近、我々は慢性腎臓病(CKD)においてエネルギー恒常性維持機構の中心であるAMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK) が尿毒素やアシドーシスによってエネルギー不全(AMPの上昇)を正しく感知できなくなること、これが臓器を超えて心臓や骨格筋でも惹起され、結果として全身臓器のエネルギー不全状態を惹起することを明らかにした。また、蛋白制限によってAMPKが活性化されることも見出し、このエネルギー恒常性破綻を標的にすれば、従来の蛋白制限食が不要、かつ、「腎臓」と「臓器連関」を同時に改善する画期的なCKDの包括的新規治療戦略を生み出せる。本研究では、CKDにおける腎臓を含めた全身臓器のAMPKを中心としたエネルギー恒常性維持機構の破綻の詳細を明らかにし、その共通した分子機序や治療標的を明らかにすることを目的としている。
我々はまず腎臓に着目し、AMP感受性を制御するAMPKのリン酸化部位を変異体を用いて明らかにし、その上流のキナーゼの同定、さらには、そのキナーゼのノックアウトマウスの解析をすすめている。実際のこのノックアウトマウスの慢性腎臓病モデルにおいては、腎機能や腎臓の線維化などが悪化することを確認している。
また、我々は慢性腎臓病における新しい炎症シグナルと塩分感受性高血圧の関係を明らかにした。With-no-lysine kinase(WNK)、SPAKキナーゼはリン酸化カスケードを形成し、腎臓遠位尿細管のNa-Cl共輸送体（NCC）の活性化を介して塩分出納を制御している。我々は炎症性サイトカインの一つであるTNFαがWNK1を活性化し、その結果亢進したSPAK-NCCシグナルが慢性腎臓病の塩分感受性高血圧発症に寄与していることを報告した

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

我々はまず腎臓に着目し、AMP感受性を制御するAMPKのリン酸化部位を変異体を用いて明らかにし、その上流のキナーゼの同定、さらには、そのキナーゼのノックアウトマウスの解析をすすめている。実際のこのマウスはAMP感受性が低下していた。さらにノックアウトマウスの慢性腎臓病モデルにおいては、腎機能や腎臓の線維化などが悪化することを確認し、AMPKのAMP感受性の生理的な制御機構の分子機序を明らかにしている。
また、我々は慢性腎臓病における新しい炎症シグナルと塩分感受性高血圧の関係を明らかにした。With-no-lysine kinase(WNK)、SPAKキナーゼはリン酸化カスケードを形成し、腎臓遠位尿細管のNa-Cl共輸送体（NCC）の活性化を介して塩分出納を正に制御している。今回、我々は３種類のマウスCKDモデル（アリストロキア酸腎症モデル、アデニン腎症モデル、5/6腎摘モデル）を作成しWNKシグナルを評価した。その結果アリストロキア酸腎症モデル、アデニン腎症モデルの腎臓においてWNK1-SPAK-NCCシグナルが亢進し、塩分感受性高血圧発症に寄与していることを発見した。さらにTNFαがWNK1の蛋白発現を制御する可能性が示唆された。事実、腎臓遠位尿細管上皮培養細胞にTNFαを負荷したところWNK１蛋白発現が増加した。さらに、TNFα阻害薬エタネルセプトがアリストロキア酸腎症モデルでWNK1-SPAK-NCCシグナルの亢進を抑制し、塩分感受性を是正することが明らかになった。以上より、TNFαはWNK1-SPAK-NCCシグナルを亢進させ、CKDの塩分感受性高血圧に関与し、WNKシグナルが腎臓内の炎症/免疫シグナルと塩分感受性をつないでいることを初めて報告した。

今後の研究の推進方策

近位尿細管細胞や培養心筋細胞、培養骨格筋細胞などで各々、AMPに反応できなくなる尿毒素代謝物やアシドーシスなどのUremic conditionを我々は同定しており、この条件でAMPKを活性化したり、ATPを上昇させエネルギー状態を改善させたりする薬剤こそがCKDの包括的治療薬として理想的である。AMPK活性化を蛍光で検出するプロープ(Tsou P, et al. Cell Metab. 2011:改良版を受領済)、ATP上昇の蛍光検出プローブ(Tantama M, et al. Nat Commun. 2013)を用いて、Uremic conditionでもAMPKを活性化し、エネルギー状態を回復できる薬剤スクリーニングを行う。
また、特定のアミノ酸群の負荷によってAMPK活性が抑制されることを確認しており、現在、どのアミノ酸が主としてAMPK活性低下を助長するかを検討している。AMPK活性を抑制する機能的アミノ酸が同定できれば、当該アミノ酸の各臓器での取り込みを担うアミノ酸輸送体阻害によりCKDにおけるAMPK活性低下を改善する可能性を検討する。この研究は機序解明が不十分であった「なぜ蛋白質摂取がCKD悪化に寄与するか」のメカニズム解明にもつながる。さらに踏み込めば、動物性蛋白質と植物性蛋白質でのCKD進行速度の差異についても、アミノ酸の観点から解明できると同時に、創薬完成前にも特定のアミノ酸の摂取を抑制することで、蛋白摂取制限をせずともCKD進行抑制が期待できる食事療法を確立できる。
また、我々が明らかにしたAMP感受性メカニズムを失ったノックインマウスを作成し、エネルギー感受性不全モデルとしてCKDの病態を明らかにしていく。

研究成果

• [国際共同研究] University of Cincinnati(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Cincinnati
• [国際共同研究] INSERM(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: INSERM
• [雑誌論文] Copy Number Variation: A?New Genetic Form of?Polycystic Kidney and Liver Disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujimaru Takuya、Sohara Eisei
  • 雑誌名: Kidney International Reports 巻: 5 ページ: 575～576
  • DOI: 10.1016/j.ekir.2020.03.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] The WNK signaling pathway and salt-sensitive hypertension (2020)
  • 著者名/発表者名: Furusho Taisuke、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • 雑誌名: Hypertension Research 巻: 43 ページ: 733～743
  • DOI: 10.1038/s41440-020-0437-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Renal TNFα activates the WNK phosphorylation cascade and contributes to salt-sensitive hypertension in chronic kidney disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Furusho Taisuke、Sohara Eisei、Mandai Shintaro、Kikuchi Hiroaki、Takahashi Naohiro、Fujimaru Takuya、Hashimoto Hiroko、Arai Yohei、Ando Fumiaki、Zeniya Moko、Mori Takayasu、Susa Koichiro、Isobe Kiyoshi、Nomura Naohiro、Yamamoto Kohei、Okado Tomokazu、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • 雑誌名: Kidney International 巻: 97 ページ: 713～727
  • DOI: 10.1016/j.kint.2019.11.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] HPRT-related hyperuricemia with a novel p.V35M mutation in HPRT1 presenting familial juvenile gout (2020)
  • 著者名/発表者名: Mishima Eikan、Mori Takayasu、Nakajima Yoko、Toyohara Takafumi、Kikuchi Koichi、Oikawa Yoshitsugu、Matsuhashi Tetsuro、Maeda Yasuhiro、Suzuki Takehiro、Kudo Masataka、Ito Sadayoshi、Sohara Eisei、Uchida Shinichi、Abe Takaaki
  • 雑誌名: CEN Case Reports 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s13730-020-00459-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nationwide in-hospital mortality following major fractures among hemodialysis patients and the general population: An observational cohort study (2020)
  • 著者名/発表者名: Mandai Shintaro、Sato Hidehiko、Iimori Soichiro、Naito Shotaro、Tanaka Haruna、Ando Fumiaki、Susa Koichiro、Isobe Kiyoshi、Mori Takayasu、Nomura Naohiro、Sohara Eisei、Okado Tomokazu、Uchida Shinichi、Fushimi Kiyohide、Rai Tatemitsu
  • 雑誌名: Bone 巻: 130 ページ: 115122～115122
  • DOI: 10.1016/j.bone.2019.115122
  • 査読あり
• [雑誌論文] A case of Gitelman syndrome: our experience with a patient treated in clinical practice on a local island (2019)
  • 著者名/発表者名: Chinen Takashi、Saeki Eiji、Mori Takayasu、Sohara Eisei、Uchida Shinichi、Akimoto Tetsu
  • 雑誌名: Journal of Rural Medicine 巻: 14 ページ: 258～262
  • DOI: 10.2185/jrm.3014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-urate transporter 1, non-glucose transporter member 9-related renal hypouricemia and acute renal failure accompanied by hyperbilirubinemia after anaerobic exercise: a case report (2019)
  • 著者名/発表者名: Furuto Yoshitaka、Kawamura Mariko、Namikawa Akio、Takahashi Hiroko、Shibuya Yuko、Mori Takayasu、Sohara Eisei
  • 雑誌名: BMC Nephrology 巻: 20 ページ: 433
  • DOI: 10.1186/s12882-019-1618-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tacrolimus ameliorates the phenotypes of type 4 Bartter syndrome model mice through activation of sodium?potassium?2 chloride cotransporter and sodium?chloride cotransporter (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuura Yoshiaki、Nomura Naohiro、Shoda Wakana、Mori Takayasu、Isobe Kiyoshi、Susa Koichiro、Ando Fumiaki、Sohara Eisei、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 517 ページ: 364～368
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.07.086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tolvaptan activates the Nrf2/HO-1 antioxidant pathway through PERK phosphorylation (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiki Tamami、Ando Fumiaki、Murakami Kana、Isobe Kiyoshi、Mori Takayasu、Susa Koichiro、Nomura Naohiro、Sohara Eisei、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 9245
  • DOI: 10.1038/s41598-019-45539-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A familial case of pseudohypoaldosteronism type II (PHA2) with a novel mutation (D564N) in the acidic motif in WNK4 (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakoh Takashi、Sekine Akinari、Mori Takayasu、Mizuno Hiroki、Kawada Masahiro、Hiramatsu Rikako、Hasegawa Eiko、Hayami Noriko、Yamanouchi Masayuki、Suwabe Tatsuya、Sawa Naoki、Ubara Yoshifumi、Fujimaru Takuya、Sohara Eisei、Shinichi Uchida、Hoshino Junichi、Takaichi Kenmei
  • 雑誌名: Molecular Genetics & Genomic Medicine 巻: 7 ページ: e705～e705
  • DOI: 10.1002/mgg3.705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete clinical resolution of a Japanese family with renal pseudohypoaldosteronism type 1 due to a novel NR3C2 mutation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Tatsuhiko、Oki Eishin、Mori Takayasu、Tsuruga Kazushi、Sohara Eisei、Uchida Shinichi、Tanaka Hiroshi
  • 雑誌名: Nephrology 巻: 24 ページ: 489～490
  • DOI: 10.1111/nep.13391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genotype-Clinical Correlations in Polycystic Kidney Disease with No Apparent Family History (2019)
  • 著者名/発表者名: Sekine Akinari、Fujimaru Takuya、Hoshino Junichi、Suwabe Tatsuya、Oguro Masahiko、Mizuno Hiroki、Kawada Masahiro、Sumida Keiichi、Hiramatsu Rikako、Hasegawa Eiko、Yamanouchi Masayuki、Hayami Noriko、Chiga Motoko、Mori Takayasu、Sohara Eisei、Uchida Shinichi、Sawa Naoki、Takaichi Kenmei、Ubara Yoshifumi
  • 雑誌名: American Journal of Nephrology 巻: 49 ページ: 233～240
  • DOI: 10.1159/000497444
  • 査読あり
• [雑誌論文] 慢性腎臓病におけるエネルギー枯渇の感知障害 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池寛昭, 蘇原映誠
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 269 ページ: 934-939
• [雑誌論文] 慢性腎臓病におけるエネルギー不全状態の解明とその治療の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池寛昭, 蘇原映誠
  • 雑誌名: 腎と透析 巻: 86 ページ: 629-633
• [雑誌論文] 遺伝性高血圧から Precision Medicine を考える (2019)
  • 著者名/発表者名: 正田若菜, 蘇原映誠
  • 雑誌名: 血圧 巻: 26 ページ: 21-24
• [学会発表] Whole exome data in rare disease gene discovery (2019)
  • 著者名/発表者名: EISEI SOHARA
  • 学会等名: International Society of Nephrology, World Congress of Nephrology 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Failure to sense energy depletion in chronic kidney disease (2019)
  • 著者名/発表者名: EISEI SOHARA
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TNF αは腎臓での WNK1 分解を抑 制して塩分感受性を亢進させる (2019)
  • 著者名/発表者名: 古荘泰佑, 蘇原映誠, 萬代新太郎, 菊池寛昭, 高橋直宏, 藤丸拓也, 橋本博子, 新井洋平, 安藤史顕, 銭谷慕子, 森崇寧, 須佐紘一郎, 磯部清志, 野村尚弘, 岡戸丈和, 頼建光, 内田信一
  • 学会等名: 第 62 回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] 次世代シークエンサーによる腎臓病網羅的遺伝子診断パネルの構築-網羅的遺伝子解析の重要性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森崇寧, 藤丸拓也, 蘇原映誠, 内田信一
  • 学会等名: 第 62 回日本腎臓学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 低タンパク食は AMPK の AMP/ATP 比感知障 害改善を介して腎保護効果を発揮する (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池寛昭, 蘇原映誠, 野村尚弘, 森崇寧, 頼建光, 内田信一
  • 学会等名: 第 62 回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] Primary Cilia の生理的機能と嚢胞性腎疾患 (2019)
  • 著者名/発表者名: 蘇原映誠
  • 学会等名: 第 62 回日本腎臓学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] WNK signaling in salt-sensitive hypertension and electrolyte disorder (2019)
  • 著者名/発表者名: Eisei Sohara
  • 学会等名: JSN/ASN Joint Symposium, The 62nd Annual Meeting of the Japanese Society of Nephrology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 腎生検にて NPHP-MCKD complex と診断された 成人症例の遺伝的背景 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤丸拓也, 蘇原映誠, 森崇寧, 萬代新太郎, 千賀宗子, 菊地寛昭, 安藤史顕, 森雄太郎, 野村 尚弘, 岡戸丈和, 頼 建光, 長田道夫, 内田信一
  • 学会等名: 第 62 回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] 常染色体優性腎性尿崩症症例の解析と遺 伝性腎疾患患者層別化の重要性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 蘇原映誠, 桑原道雄, 安藤史顕, 森崇寧, 頼建光, 佐々木成, 内田信一
  • 学会等名: 第 49 回日本腎臓学会東部学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝学の発展がもたらす遺伝性腎疾患診療の新戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 蘇原映誠, 藤丸拓也, 森崇寧, 内田 信一
  • 学会等名: 第 49 回日本腎 臓学会西部学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Tubular basement membrane duplication and cell interposition are distinctive histological findings in the adult patients genetically diagnosed with NPHP-RCs (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Fujimaru, Takayasu Mori, Michio Nagata, Shintaro Mandai, Motoko Chiga, Hiroaki Kikuchi, Fumiaki Ando, Yutaro Mori, Koichiro Susa, Kiyoshi Isobe, Soichiro Iimori, Naohiro Nomura, Shotaro Naito, Tomokazu Okado, Tatemitsu Rai, Shinichi Uchida, Eisei Sohara
  • 学会等名: ASN Kidney Week
  • 国際学会
• [学会発表] Renal TNF α activates WNK phosphorylation cascade and contributes to salt-sensitive hypertension in CKD (2019)
  • 著者名/発表者名: Furusho T, Mandai S, Kikuchi H, Takahashi N, Fujimaru T, Hashimoto H, Arai Y, Ando F, Mori T, Susa K, Isobe K, Nomura N, Okado T, Rai T, Yamamoto K, Uchida S, Sohara E
  • 学会等名: ASN Kidney Week
  • 国際学会
• [学会発表] Failure to sense energy depletion in chronic kidney disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Sohara Eisei
  • 学会等名: The 42nd Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 慢性腎臓病におけるエネルギー不全感知障害 (2019)
  • 著者名/発表者名: 蘇原映誠
  • 学会等名: 第 10 回 腎不全研究会
  • 招待講演
• [備考] 東京医科歯科大学 腎臓内科 ホームページ
  • URL: https://tmd-kid.jp