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2014 年度 実績報告書

低酸素応答性発光プローブ イリジウム錯体によるミトコンドリア呼吸鎖機能の解析

研究課題

研究課題/領域番号 24651256
研究機関群馬大学

研究代表者

竹内 利行  群馬大学, 特任教授 (00109977)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードバイオテクノロジー / 生体機能利用
研究実績の概要

生体は、ミトコンドリア電子伝達系で酸素を消費しながら大部分のエネルギー源ATPを産生する。この際消費酸素の0.1~2.0%が反応性に富む活性酸素(ROS)となる。従って、激しい運動時には酸素消費量に応じてROSも多量に産生される。ところでROSは酸素が十分にある時よりも低酸素状態の方が多量に産生されると云う。本研究は、酸素消費の盛んな心筋細胞を用いてその理由を問う。
我々は、赤色発光イリジウム錯体BTPで低酸素状態を評価している。BTPは脂溶性で、細胞内では小胞体ERに局在する。本研究では、BTPにミトコンドリア指向性triphenyl phostin(TPP)を付けたBTP-TPPを用いてミトコンドリアが多い細胞と少ない細胞で発光強度を比較した。BTP-TPPはミトコンドリア数に応じて発光強度が増した。次に、ラット心筋初代培養細胞を用い、βアゴニスト10μM isoproterenolの添加群と、βブロッカー propranololを加えてβアゴニスト作用抑制群を比較すると、発光はβアゴニスト添加で明らかに増加し、βブロッカーで抑制された。ところが、心筋初代培養系は自発的に収縮波動が観察されるが、BTP-TPPを加えると収縮波動が減弱してくる。つまり、このプローブがミトコンドリア内外膜間の電位差を消失させる可能性が生じた。そこで、従来のBTPよりも102オーダーの低濃度で発光するBTP-DMを用いて、同様の実験結果を得た。
次に、ROS発生を緑色蛍光プローブRF-TMROSを用いて観察すると、予想通り、BTP-DMの赤色発光に応じてRF-TMROSの緑色発光が強くなった。しかし、活性グルタチオンGSHを添加すると低酸素になっても緑色発光は弱いままに留まる。低酸素状態でROS産生が増加するのはGSH-peroxidase系のROS消去活性が弱まるためと推測された。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Intracellular and in vivo oxygen sensing phosphorescent Ir(III) complexes with a modified acetylacetonato ligand.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara T, Hosaka M, Terata M, Ichikawa K, Murayama S, Tanaka A, Mori M, Itabashi H, Takeuchi T, Tobita S.
    • 雑誌名

      Analytical Chem

      巻: 87 ページ: 2710-2717

    • DOI

      10.1021/ac5040067

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial respiratory function induces endogenous hypoxia.2014

    • 著者名/発表者名
      Priora S, Kim A, Yoshihara T, Tobita S, Takeuchi T, Higuchi M.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9 ページ: e88911

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0088911

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Silylation improves the photodynamic activity of tetraphenylporphyrin derivative in vitro and in vivo.2014

    • 著者名/発表者名
      Horiuch H, Hosaka M, Mashio H, Terata M, Ishida S, Kyushin S, Okutsu T, Takeuchi T, Hiratsuka H.
    • 雑誌名

      Chemistry - A European J

      巻: 20 ページ: 6054-6060

    • DOI

      10.1002/chem.201303120

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ミトコンドリア局在性を示すカチオン性イリジウム錯体を用いた生細胞イメージング。2014

    • 著者名/発表者名
      吉原忠利、村山沙織、菊池俊毅、竹内利行、飛田成史
    • 学会等名
      第2回低酸素研究会
    • 発表場所
      早稲田、東京
    • 年月日
      2014-07-26 – 2014-07-26
  • [学会発表] Intracellular oxygen measurements by using phosphorescent Iridium(III) complexes.2014

    • 著者名/発表者名
      Tobita S, Yoshihara T, Masuda T, Fujikura D, Kikuchi R, Hosaka M, Takeuchi T.
    • 学会等名
      The XXVth IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Bordeau, France
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-18
  • [学会発表] Photophysical Properties of cationic Iridium complexes with mitochondrial speficity and their intracellular behavior.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara T, Murayama T, Kikuchi T, Takeuchi T, Tobita S.
    • 学会等名
      The XXVth IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Bordeau, France
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-18
  • [学会発表] リン光プローブを用いた低酸素細胞・組織イメージング技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      飛田成史、吉原利忠、増田剛、畠山泰典、藤倉大地、菊池亮平、穂坂正博、竹内利行
    • 学会等名
      第53回生体医工学大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲートICCDカメラを用いたリン光寿命計測に基づくin vivo酸素イメージング。2014

    • 著者名/発表者名
      畠山泰典、増田剛、高橋一平、吉原忠利、穂坂正博、竹内利行、飛田成史
    • 学会等名
      第9回日本分子イメージング学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23

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公開日: 2016-06-01  

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