| 研究課題/領域番号 |
19K08706
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
山田 俊輔 九州大学, 大学病院, 助教 (10419608)
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| 研究分担者 |
中野 敏昭 九州大学, 大学病院, 助教 (10432931)
鳥巣 久美子 九州大学, 医学研究院, 准教授 (20448434)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 血管石灰化 / 慢性腎不全 / 骨格筋量 / マイオカイン |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、骨格筋、骨、そして血管の臓器連関に注目し、①各臓器が分泌する液性因子や機械的な刺激が相互に影響を与えあって各臓器の正常な機能が営まれること、②各臓器が分泌する液性因子を治療介入によって上下させることで、また、実臨床で使用可能な薬剤の投薬によって、障害された他臓器機能を改善できることを実証することが目的である。
本研究の前段階として、2018年からの1年間は日本学術振興会から研究活動スタート支援に採択され、上記の臓器連関を実証するための動物モデル(慢性腎不全マウスモデル)を確立し、また血管石灰化および骨格筋機能障害を評価するための培養細胞実験系を確立した。
2019年4月から2020年3月までは、上記マウスモデルの表現型を多面的に確認するとともに、同モデルにリン制限食を給餌した際に各臓器にどのような影響が出るかを確認した。慢性腎不全マウスでは、腎機能の低下とともに血管石灰化、骨格筋量の低下、骨量の低下が同期して進行し、これら3者間には相関を認めた。また、石灰化部位の血管および骨格筋(ヒラメ筋と前脛骨筋)では、XPR-1などのリン酸代謝に関する分子の発現が低下していた。次に、同マウスモデルを用いて、餌中のリン含量を変化させ、リン負荷量とこれらの臓器機能への影響を検討した。食餌性リン摂取量を制限すると、血管石灰化はほぼ完全に消失したが、骨格筋量には大きな変化を認めなかった。一方、骨量はリン制限で増加した。
培養細胞実験では、マイオカインの一種であるirisinを血管石灰化の培養細胞系に投与したが、血管石灰化の程度に有意な差を認めなかった。また、骨格筋の培養系であるMC3T3にPTHとFGF23を負荷した場合、myokineの発現パターン有意な変化を認めなかったことから、慢性腎不全による骨格筋量の低下はFGF23やPTHとの直接的な影響は否定的であった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
骨格筋・骨・血管を同時に評価する慢性腎不全モデルを確立し、血管石灰化と骨格筋機能障害を評価するための培養細胞系を確立した。当初考えていたマイオカインであるirisinには臓器連関を効果的に連動させる力が予測よりも弱い可能性があるため、今後、別のマイオカインをターゲットにした研究を進めることが望ましい。また、マイオカイン以外の各臓器から産生されるサイトカイン(オステオカイン、バスキュロカイン)側からの治療介入が臓器連関に影響し、慢性腎不全の臓器障害を改善するかどうかを検証するステップに進む必要があることが明らかになった。また実臨床で使用可能な薬剤のうち、どの薬剤がより効果的であるかを検証し、現在得られつつある知見を臨床に応用することを次の課題に据える。さらに、現在の慢性腎不全マウスモデルをさらに理想的なモデルにするよう、給餌する餌の改良できれば、臓器連関の機序を解明する上で、研究がさらに加速すると考えられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
次の1年間で、動物モデルを用いた実験系では、慢性腎不全モデルマウスをさらに理想的なモデルに改変すべく、餌の組成に改良を加え、表現型の理想化を目指す。また、腸内細菌叢に介入し、慢性腎不全における骨格筋、骨、血管障害への影響を検討し、骨格筋・骨・血管相関の新しい側面に光をあてる。さらに、骨格筋、骨、血管障害に共通するautophagyに着目し、autophagyの機能を調整することがこれらの臓器連関にどのような影響を与えるかについて実験を積み重ねる。
In vitroの系においては、irisin以外の別のマイオカイン(PGC-1αやmyostatin)やミトコンドリア機能を改善すると目される薬剤(例. mitoTEMPOやnicorandilやcilnidipineなど)を投与して、上記の臓器連関が改善するかどうかを確認してゆく。さらに、骨格筋および血管平滑筋細胞におけるリン酸トランスポーター機能とミトコンドリア機能の関連に注目し、骨格筋・骨・血管相関における病態生理との関連をさらに解明する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度は、別の資金源を中心に実験費用を賄ったこと、研究責任者が健康面で実験に携わる時間が制限され、実験量が著しく低下していたことなどが、資金を2020年度に繰り越した理由である。研究の重点を2020年度に移し、今後実験を加速していく予定である。繰り越した額は動物実験と培養実験の両方に分配する。動物実験は、特殊餌の購入、小動物の飼育費、小動物購入費用、ELISAキット、抗体、特殊試薬の購入費用へ、培養実験は、培地など消耗品、特殊試薬、PCRやウエスタンブロットに関連した消耗品の購入費用に充当する。
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