トランスジェニックマウスを使ったヒスタミン産生細胞の病態解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26460332
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大津 浩 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60250742)
• 研究分担者: 平澤 典保 東北大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (80181155)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ヒスタミン / レポーターマウス / アレルギー / 蛍光

研究実績の概要

ヒスタミンの生体内での産生調節機構については不十分な点が多く、本研究は産生源を明らかにすべくHDC遺伝子の発現をモニターするレポーターマウスを作製し、産生細胞および産生の調節機構を明らかにしようとしている。ヒスタミンは必須アミノ酸の一種であるヒスチジンから生体内では唯一の酵素であるヒスチジン脱炭酸酵素(HDC)を介して産生されるためこの遺伝子の発現をモニターすることによりヒスタミンの産生について考察することが可能である。交付申請書にも記載した通り、脳視床下部や胃体部におけるGFP発現は免疫染色で確認しているがHDC産生細胞と一致しているかどうかについて確認が必要であった。そこで本研究ではレポーターマウスから摘出した胃におけるGFPとHDCの免疫染色を遂行した。近接する切片を使ってGFPの一次抗体(Cell Signaling Technology）とHCDの一次抗体(Acris Antibody)を反応させ、その後、ペルオキシダーゼを標識した二次抗体と反応させ、DAB染色キットを用いて二次抗体が結合した部位を褐色に発色させた。染色パターンはGFPとHDCで一致していることが判明した。また小腸壁での細胞においては、肥満細胞の他に、好酸球や好塩基球にも蛍光の発光がみられ、現在まで考えられていた以上に多種類の血液細胞にヒスタミンが存在する可能性が出てきている。このため、今後様々な病態モデルを使った実験においても新たなヒスタミン産生細胞を認める可能性が高いと考えている。

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

交付申請書には研究の目的として、ヒスタミンの産生細胞の解明やHDC遺伝子の転写調節機構の解明が掲げられている。26年度はそのなかで、トランスジェニックマウスを用いた蛍光発光の確認を終了し、腹膜炎モデルの解析や、高GFP細胞における発現遺伝子の解析をすることとなっている。実績報告書の項で記載した通り、胃の染色においてはほぼ確実にＧＦＰ発現細胞とHDC発現細胞は一致した。ドイツのLeibniz-Center for Medicine and BiosciencesのDr. Zane Orinskaとのやりとりで、ヒスタミンを特異的に染色するHistamine Blueの存在が明らかになり、現在試薬を取り寄せてるところであり、入手後さらに作製したマウスが確実にヒスタミン産生細胞が蛍光を発するのかどうか確認できるようになるとともに、転写レベルでのコントロールとヒスタミン量との関連性も染色によって明らかになる。このことによって、転写のコントロールばかりではなく、ヒスタミン産生の多段階的なメカニズムに迫れる実験系を構築できる可能性が出てきている。申請書で示しているように種々のモデルでのヒスタミン産生細胞の解明については今後他の研究者との共同で進めるために、現在はヒスタミン産生コントロールのメカニズムに迫る方が重要であると考えている。従って、現段階ではこのように種々の疾患モデルを詳細に解析できる足場作りに専念した方が、より達成度が高いと感じるとともに、共同で疾患モデルを研究していく上に置いては重要な宣伝として使えると考えている。

今後の研究の推進方策

①　レポーターマウスにおけるヒスタミン合成能の確認について：これまでの結果では、現在まで得られているヒスタミン合成細胞としての解剖学的な位置関係についての確認は出来ているものの、HDC産生細胞との一致性やヒスタミン合成能に関しては更に確認が必要である。このために新しいヒスタミンブルーという試薬を手にいれて、現在のGFPによるGreenの蛍光とともに、Histamine BlueによるBlueの発光とが重ね合わさったシアンの発光を観察することによって、ヒスタミンの産生細胞が新しいレポーターマウスにおいて確認する。
②　FACSを用いることによって、現在まで小腸壁細胞や骨髄細胞における蛍光発光について詳しく見ているところであるが、これまでの枠を超えて多くの種類の細胞でヒスタミン産生が起きている可能性が出てきた。例えば、好酸球やＴ細胞などでヒスタミン産生がみられる。今後、GFP発光と細胞表面の特異抗原に対する蛍光色素抗体を用いることによって、どのような細胞からヒスタミンが出ているのかについて明らかにしていく。
③　種々の疾患モデルマウスにおけるヒスタミンの役割について、アレルギー反応モデルマウス、神経疾患モデルマウス、動脈硬化モデルマウスなどを用いて明らかにしていく。例えば、アレルギー反応の早期にヒスタミンの役割が重要であることが判明しつつあるため自然免疫やアレルギー時の感作相におけるヒスタミン産生細胞を観察する。そのなかで制御性Ｔ細胞に対してヒスタミンの役割について集中する実験系を組むつもりである。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。

次年度使用額の使用計画

平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Histidine decarboxylase knockout mice, a genetic model of Tourette syndrome, show repetitive grooming after induced fear. (2015)
  • 著者名/発表者名: Xu M, Li L, Ohtsu H, Pittenger C.
  • 雑誌名: Neurosci Lett. 巻: 595 ページ: 50-53
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2015.03.067
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Histamine Promotes Locomotion Recovery After Spinal Cord Hemisection via Inhibiting Astrocytic Scar Formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhao YY, Yuan Y, Chen Y, Jiang L, Liao RJ, Wang L, Zhang XN, Ohtsu H, Hu WW, Chen Z.
  • 雑誌名: CNS Neurosci. Ther 巻: 21 ページ: 454-62
  • DOI: 10.1111/cns.12379
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Histamine suppresses regulatory T cells mediated by TGF-β in murine chronic allergic contact dermatitis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Tamaka, Masahiro Seike, Tamio Hagiwara, Atsushi Sato, Hiroshi Ohtsu.
  • 雑誌名: Exp Dermatol 巻: 24 ページ: 280-284
  • DOI: 10.1111/exd.12644.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Protective effect of carnosine on febrile seizures in immature mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Dai Y, Wu D, Feng B, Hou W, Xu C, Ohtsu H, Chen Z, Hu W.
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 588 ページ: 95-100
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2014.12.061
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The role of histamine in the retina, studies on the HDC knockout mouse. (2015)
  • 著者名/発表者名: U Greferath, KA Vessey, AI Jobling, SA Mills, BV Bui, Z He, H Ohtsu , EL Fletcher.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e116025
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116025
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dysregulated intracellular signaling in the striatum in a pathophysiologically grounded model of Tourette syndrome. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maximiliano Rapanelli, Luciana R. Frick, Vladimir Pogorelov, Kristie T. Ota, Eeman Abbasi, Hiroshi Ohtsu, Christopher Pittenger.
  • 雑誌名: European Neuropsychopharmacology 巻: 24 ページ: 1896-1906
  • DOI: 10.1016/j.euroneuro.2014.10.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Close relationship between T helper (Th)17 and Th2 response in murine allergic contact dermatitis. (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Matsushita, M. Seike, T. Hagiwara, A. Sato and H. Ohtsu
  • 雑誌名: Clin Exp Dermatol 巻: 39 ページ: 924-931
  • DOI: 10.1111/ced.12425
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of histamine on the expression of aldehyde dehydrogenase 1 in endometrioid adenocarcinoma cell line. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yi Wang, Yang Jiang, Jun-ichiro Ikeda, Tian Tian, Atsushi Sato, Hiroshi Ohtsu, and Eiichi Morii.
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 3 ページ: 1126-1135
  • DOI: 10.1002/cam4.296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histamine H3 Receptors Aggravate Cerebral Ischemic Injury by Histamine-independent Mechanisms. (2014)
  • 著者名/発表者名: Haijing Yan, Xiangnan Zhang, Weiwei Hu, Jing Ma, Weiwei Hou, Xingzhou Zhang, Xiaofen Wang, Jieqiong Gao, Yao Shen, Jianxin Lu, Hiroshi Ohtsu, Feng Han, Guanghui Wang, and Zhong Chen.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 ページ: 33334
  • DOI: 10.1038/ncomms4334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histidine decarboxylase deficiency causes Tourette syndrome: parallel findings in humans and mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: L C Baldan, K A. Williams, J-D Gallezot, V Pogorelov, M Rapanelli, M Crowley, GM. Anderson, E Loring, R Gorczyca, E Billingslea, S Wasylink, KE. Panza, A. G Ercan-Sencicek, K Krusong, B L. Leventhal, Ohtsu, ZA. Hughes, JH. Krystal, Linda Mayes, I de Araujo, Y-S Ding, MW. State, C Pittenger.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 81 ページ: 77-90
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.10.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histamine synthesis is required for granule maturation in murine mast cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Nakazawa, Mariko Sakanaka, Kazuyuki Furuta, Mayuko Natsuhara, Hirotsugu Takano, Soken Tsuchiya, Yasushi Okuno, Hiroshi Ohtsu, Masahiro Nishibori, Robin L. Thurmond, Noriyasu Hirasawa, Kazuhisa Nakayama, Atsushi Ichikawa, Yukihiko Sugimoto, and Satoshi Tanaka
  • 雑誌名: Eur J Immunol 巻: 44 ページ: 204-214
  • DOI: 10.1002/eji.201343838
  • 査読あり
• [学会発表] 産学連携による福祉機器の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大津 浩
  • 学会等名: 日本褥瘡学会
  • 発表場所: 仙台国際会議場（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2015-08-28
  • 招待講演
• [学会発表] New findings of a histamine-related pathological phenomenon and its therapeutic application (2015)
  • 著者名/発表者名: 大津 浩
  • 学会等名: 日本薬理学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県、名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-18
• [備考]
  • URL: http://gp-college-labo1.goodpage.jp/top