低酸素誘導性因子と周術期使用薬剤がマイクログリア活性化制御に果たす役割の探究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24592336
• 研究機関: 関西医科大学
• 研究代表者: 高淵 聡史 関西医科大学, 医学部, 研究員 (90402841)
• 研究分担者: 広田 喜一 関西医科大学, 医学部, 准教授 (00283606)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 慢性疼痛 / 脊髄 / マイクログリア / 微小環境 / HIF-1

研究実績の概要

中枢神経系における炎症の担い手であるグリアとくにマイクログリアの活性化に着目してCNSの酸素環境を司る低酸素誘導性因子1(HIF-1)と周術期使用薬剤がマイクログリアの活性化に与える影響を申請者らがいままで蓄積してきた骨髄由来のマクロファージ活性化機序のとの比較検討により培養細胞株，マウス個体を用いた検討で明らかにすることが本申請の目的であった。
計画に沿って研究を遂行して本年度は以下の結果を得た。

#1 マイクログリアの活性化にともなうHIFの活性化状況と周術期使用薬剤による修飾の可能性の検討 -中枢神経系の自然免疫を司るマイクログリアの活性化における酸素代謝、低酸素誘導性因子1の活性化を活性化マーカーの発現や貪食能との関連で検討した。マイクログリアの活性化刺激によりHIF-1が活性化され嫌気的な解糖系を主体としたエネルギー産生への代謝リプログラミングが起こる事、さらにいくつかの活性化マーカー分子のmRNAの発現にHIF-1が関与していることを確認した。さらにラットの神経障害モデルを作成して脊髄の酸素代謝について検討したところ神経障害モデルでは脊髄の酸素代謝が負に傾いているつまり周辺部位に比較して低酸素となっている傾向を確認できた。
#2 In vivoモデルを用いた脳・脊髄内酸素代謝とマイクログリアの活性化の関係の解明 - ラットを用いて神経根の絞扼による神経障害を作成して慢性疼痛モデルを構築して脊髄におけるマイクログリアの活性化を組織染色法により確認した。従来の報告に基づいて、神経障害性疼痛に関連する遺伝子(ATP受容体のサブタイプP2X4,脳由来神経栄養因子(Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF)を半定量的RT-PCR法を用いて解析する実験系を構築して検討をおこなったところこれらの分子の活性化がHIF-1遺伝子の支配遺伝子の発現誘導と共に観察された。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of hypoxia-inducible factors in the dysregulation of oxygen homeostasis in sepsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirota K.
  • 雑誌名: Cardiovascular & hematological disorders drug targets 巻: 15 ページ: 29-40
  • DOI: 10.2174/1871529X15666150108115553
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] UCHL1 provides diagnostic and antimetastatic strategies due to its deubiquitinating effect on HIF-1alpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto Y, Zeng L, Yeom CJ, Zhu Y, Morinibu A, Shinomiya K, Kobayashi M, Hirota K, Itasaka S, Yoshimura M, Tanimoto K, Torii M, Sowa T, Menju T, Sonobe M, Kakeya H, Toi M, Date H, Hammond EM, Hiraoka M, Harada H.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 6 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/ncomms7153
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 肺胞低酸素と炎症 -低酸素誘導性因子活性化の視点から- (2014)
  • 著者名/発表者名: 広田喜一
  • 雑誌名: 分子呼吸器病 巻: 18 ページ: 73-75
• [雑誌論文] 肺内酸素環境と肺疾患 -低酸素-HIF-炎症- (2014)
  • 著者名/発表者名: 広田喜一
  • 雑誌名: 呼吸器内科 巻: 25 ページ: 270-275
• [雑誌論文] The volatile anesthetic isoflurane differentially suppresses the induction of erythropoietin synthesis elicited by acute anemia and systemic hypoxemia in mice in an hypoxia-inducible factor-2-dependent manner (2014)
  • 著者名/発表者名: Kai S, Tanaka T, Matsuyama T, Suzuki K, Hirota K
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol 巻: 732C ページ: 43-49
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2014.03.020
  • 査読あり