血管系におけるスフィンゴシン-１-リン酸シグナルの生理的・病的役割の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25293050
• 研究機関: 独立行政法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 福原 茂朋 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (70332880)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: スフィンゴシン－1－リン酸 / 内皮細胞 / ホメオスタシス / 動脈硬化 / Spns2 / 血管バリア

研究実績の概要

本研究の目的は、脂質メディエーターであるスフィンゴシン－1－リン酸（S1P）が血管ホメオスタシス、さらには動脈硬化症、血栓症などの血管病の発症・進展を制御する機構について、S1PトランスポーターであるSpns2に着目し解明することである。
我々はこれまでに、Spns2は主に内皮細胞に発現し、S1Pトランスポーターとして機能していること、さらに内皮細胞からSpns2を介して産生されたS1Pが一次リンパ組織から血管内へのリンパ球の移出に必須であることを報告してきた。今回、我々は、内皮細胞からSpns2を介して産生されたS1Pの血管系、リンパ管系における機能について解析を行った。その結果、全身性Spns2欠損マウスおよび内皮細胞特異的Spns2欠損マウスのリンパ管では、内皮細胞の細胞間接着形成異常が観察された。そこで、内皮細胞間接着形成におけるS1Pの機能を理解するため、コンフルエントの培養内皮細胞をS1Pで刺激したとこと、内皮特異的な細胞間接着分子Vascular endothelial（VE）カドヘリンが細胞間接着部位に集積し、内皮細胞のバリア機能が亢進した。我々はこれまでに、低分子量G蛋白質のひとつRap1がアクチン細胞骨格系を再編することでVEカドヘリン接着を亢進し、内皮細胞バリアを増強することを報告している。そこで、Rap1がS1Pの効果に関与するか検討したところ、S1P刺激によってRap1の活性化が誘導され、細胞間接着部位に沿ってアクチン繊維が形成された。以上の結果から、Spns2を介して内皮細胞から産生されたS1Pは、オートクリンあるいはパラクリン因子として作用し、主にリンパ管構造の維持に寄与している可能性が示唆された。また、その分子メカニズムとして、S1PはRap1を介してアクチン細胞骨格の再編を惹起し、内皮細胞間接着を増強することが示唆された。

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

平成26年度は、主に血管およびリンパ管におけるS1Pの機能について解析を行い、上述したように、リンパ管構造の維持におけるS1Pの重要性を明らかにした。また、昨年度の研究成果として報告した、胚発生におけるSpns2-S1Pシステムの新たな役割についての研究成果をDevelopmental Cell誌（Fukui et al. 2014）に報告することができた。以上の点から、本研究は概ね順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

昨年度の実績報告書で述べたように、これまでSpns2とApoEの2重遺伝子欠損マウスやコンジェニック系統のSpns2遺伝子欠損マウスが胎生致死になるなど想定していなかった結果が得られている。そのため、動脈硬化症などの病態におけるSpns2-S1Pシステムの役割についての解析が遅れており、平成27年度はこの点を中心に解析を進めていく。
また、自己免疫疾患のひとつ多発性硬化症の発症におけるSpns2-S1Pシグナルの役割を解明するため、多発性硬化症の動物モデルである実験的アレルギー性脳脊髄炎の系を用いた解析についても継続して行っていく。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度は、概ね当初予定していた研究費を使用したが、平成25年度にも次年度使用額があったため、その分が平成26年度の次年度使用額として残った。

次年度使用額の使用計画

「今後の研究の推進方策等」の項で述べたように、平成27年度は動脈硬化症や多発性硬化症などの病態におけるSpns2-S1Pシステムの役割について中心に研究を遂行するため、予定より多くのマウスが必要となる。従って、これら実験動物の購入及び飼育費に充てる。

研究成果

• [雑誌論文] RhoA and ROCK mediate histamine-induced vascular leakage and anaphylactic shock. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mikelis C.M., Simaan M., Ando K., Fukuhara S., Sakurai A., Amornphimoltham P., Masedunskas A., Weigert R., Chavakis T., Adams R., Offermanns S., Mochizuki N., Zheng Y., Gutkind J.S.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 6 ページ: 6725
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms7725.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc42 mediates Bmp-induced sprouting angiogenesis through Fmnl3-driven assembly of endothelial filopodia in zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakayama Y., Fukuhara S. (Corresponding author), Ando K., Matsuda M., Mochizuki N.
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 32 ページ: 109-122
  • DOI: doi: 10.1016/j.devcel.2014.11.024.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Looking back and moving forward: Recent advances in understanding of cardiovascular development by imaging of zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukuhara S., Fukui H., Wakayama Y., Ando K., Nakajima H., Mochizuki N.
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ. 巻: 57 ページ: 333-340
  • DOI: doi: 10.1111/dgd.12210.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tip cell specific requirement for an atypical Gpr124 and Reck-dependent Wnt/β-catenin pathway during brain angiogenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: １.Vanhollebeke B., Stone O., Bostaille N., Cho C., Zhou Y., Maquet E., Gauquier A., Cabochette P., Fukuhara S., Mochizuki N., Nathans J. and Stainier D.Y.R.
  • 雑誌名: eLife 巻: 未定 ページ: 未定
  • DOI: noy yet given
  • 査読あり
• [雑誌論文] β-Catenin-dependent transcription is central to Bmp-mediated formation of venous vessels. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kashiwada T, Fukuhara S (Co-corresponding author), Terai K, Tanaka T, Wakayama Y, Ando K, Nakajima H, Fukui H, Yuge S, Saito Y, Gemma A, Mochizuki N.
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 497-509
  • DOI: 10.1242/dev.115576.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] S1P-Yap1 signaling regulates endoderm formation required for cardiac precursor cell migration in zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukui H, Terai K, Nakajima H, Chiba A, Fukuhara S, Mochizuki N.
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 31 ページ: 128-136
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2014.08.014.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualizing the cell-cycle progression of endothelial cells in zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukuhara S (Co-corresponding author), Zhang J, Yuge S, Ando K, Wakayama Y, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Mochizuki N.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 393 ページ: 10-23
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.06.015.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The secreted protein ANGPTL2 promotes metastasis of osteosarcoma cells through integrin α5β1, p38 MAPK, and matrix metalloproteinases. (2015)
  • 著者名/発表者名: Odagiri H, Kadomatsu T, Endo M, Masuda T, Morioka MS, Fukuhara S, Miyamoto T, Kobayashi E, Miyata K, Aoi J, Horiguchi H, Nishimura N, Terada K, Yakushiji T, Manabe I, Mochizuki N, Mizuta H, Oike Y.
  • 雑誌名: Sci. Signal. 巻: 7 ページ: ra7
  • DOI: 10.1126/scisignal.2004612.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coexpression of ang1 and tie2 in odontoblasts of mouse developing and mature teeth-a new insight into dentinogenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakajima K, Shibata Y, Hishikawa Y, Suematsu T, Mori M, Fukuhara S, Koji T, Sawase T, Ikeda T.
  • 雑誌名: Acta. Histochem. Cytochem. 巻: 47 ページ: 19-25
  • DOI: 10.1267/ahc.13043.
  • 査読あり
• [学会発表] Unveiling the cellular and molecular mechanism of vascular development by fluorescence-based bio-imaging in zebrafish (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigetomo Fukuhara
  • 学会等名: The Joint Meeting of the 120th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists and the 92nd Annual Meeting of The Physiological Society of Japan.
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] 血管新生メカニズムの蛍光生体イメージング解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福原茂朋
  • 学会等名: 生理研研究会2014「心血管膜輸送分子の構造・機能・病態の統合的研究戦略」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-04
• [学会発表] Visualization of -catenin transcriptional activity in endothelial cells uncovers a novel role for β-catenin in venous vessel development in zebrafish (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigetomo Fukuhara, Naoki Mochizuki
  • 学会等名: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2014-04-15 – 2014-04-15
• [図書] 「ゼブラフィッシュを用いたin vivo細胞生物学研究 ～血管研究を例に～」、生体の科学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福原茂朋、若山勇紀、柏田建、安藤康史、望月直樹
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 金沢一郎記念医学医療振興財団
• [図書] 「Cdc42はフォーミンタンパク質Fmnl3を介して内皮細胞におけるフィロポディアの形成を促進し血管新生を誘導する」、ライフサイエンス新着論文レビュー (2014)
  • 著者名/発表者名: 若山勇紀、福原茂朋
  • 総ページ数: インターネット掲載
  • 出版者: ライフサイエンス統合データベースセンター