2017 Fiscal Year Research-status Report
運動介入による骨髄微小環境（ニッチ）再構築と脳可塑性の連関
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17K01881
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
丹羽 淳子 近畿大学, 医学部, 講師 (60122082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西中 崇 近畿大学, 医学部, 助教 (50786184)
高橋 英夫 近畿大学, 医学部, 教授 (60335627)
小堀 宅郎 近畿大学, 医学部, 助教 (60734697) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 骨髄微小環境（ニッチ） / 生体恒常性 / 運動 / ニッチ因子 / 血管系幹細胞/前駆細胞 / 間葉系細胞 / 骨髄血管 / 脳卒中 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨髄は発症前においては血球・血管系幹細胞を誘導して生体恒常性を維持し、修復・再生期には造血と血管組織の回復に関与すると考えられる。骨髄微小環境はこれらの各種のストレスに対して変容し、恒常性維持に極めて重要な役割を持つ。本研究では主に免疫組織学的検討により脳卒中自然発症モデル動物(SHRSP)を用いて、骨髄ニッチの構造的・機能的変容とCD34+血管系幹細胞/前駆細胞の動態変化を病態との関連から検討した。また運動介入が骨髄ニッチにいかに関与して血管炎症の改善と発症遅延、病変部の血管修復を促進するか検討した。
骨髄ニッチ細胞として重要な間葉系細胞と細動脈内皮細胞から産生されるSDF-1, SCFは、発症直後に減少し、その後組織再生期の発症７日目頃まで増加した。運動介入により骨髄血管（内皮細胞）とその極近傍に位置する間葉系細胞数は発症前・発症後ともに増加し、ニッチ因子産生量も増加した。巨核球も骨髄血管近傍に多く分布し、運動介入により著明に増加した。血管内皮細胞、間葉系細胞と巨核球からはFGF（骨内膜側）, VEGF（類洞血管）の産生を認め、ニッチ細胞維持と増殖に重要な役割を担っていると考えられた。非細胞性ニッチの低酸素環境についてpimonidazolを用いて検討した。運動介入は発症前後を通じて低酸素環境を維持し、ニッチ細胞のHIF発現増加を認めた。間葉系細胞では細胞老化指標のSA-β-gal, p16INK4aまたCox4発現が運動により減少し、Nrf-2発現に一致してdihydroethidium, MitoSOXを用いた骨髄細胞ROS産生も有意に低下した。CD34+細胞数はニッチ細胞とニッチ因子に比例し、運動介入により増加した。また脾臓の髄外造血は運動により活性化した。運動は病態変化に対応して、構造的・機能的に血管性ニッチを変容させ、幹細胞維持と増殖、分化に関わると推測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脳卒中易発症性ラットの発症前後の骨髄、脾臓、脳などの組織学的標本を時系列的に凍結切片とパラフィン切片を作製した。血管系幹細胞/前駆細胞としてCD34陽性VEGFR2陽性細胞を骨髄と髄外造血部である脾臓で免疫組織学的に数と局在について検討した。骨髄微小環境（ニッチ）として重要な間葉系細胞と骨髄血管（細動脈とジヌソイド）内皮細胞、分化血球の巨核球とこれらから産生されるニッチ因子、また非細胞性ニッチ因子として低酸素環境について脳卒中発症前後のニッチの変容を免疫組織学的に検討した。また生化学的検討試料として骨髄細胞、脾臓、脳、血漿を準備した。予備実験として、SDF-１投与、Deferoxamine投与を行い、有効性を検討した。骨髄細胞の細胞老化について、ROS産生やシグナル分子を含めて検討した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の主に組織学的検討の結果をふまえて、今年度は骨髄細胞を分取し、培養実験などのin vitro実験を含めて生化学的実験を進める。組織学的検討から、運動介入による脳病変修復の改善に重要と考えられた骨髄内皮細胞、間葉系細胞や巨核球から産生されるSDF-1, FGF, VEGFの関与について リコンビナント体や阻害薬を用いてその有効性を検討する。特にニッチ細胞と幹細胞/前駆細胞の維持、分化、増殖において運動介入が骨髄血管を健全に保つ役割を担っていると考えられたので、ニッチ因子と血管網、血流、内皮機能について検討する。発症後のSDF-1投与やHIFと骨髄細動脈の維持に有効性が報告されていdeferoxamineのin vivo投与は予備実験で発症遅延と生存率を上げることができたので、血管性ニッチとの関連を検討する。血管系幹細胞/前駆細胞の細胞老化について検討を加え、血管病変修復機能との関連性を検討する。
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| Causes of Carryover |
免疫組織学的検討に用いる抗体の入手に時間がかかったため。
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[Journal Article] Interleukin-18 Amplifies Macrophage Polarization and Morphological Alteration, Leading to Excessive Angiogenesis.2018
Author(s)
Kobori T, Hamasaki S, Kitaura A, Yamazaki Y, Nishinaka T, Niwa A, Nakao S, Wake H, Mori S, Yoshino T, Nishibori M, Takahashi H
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Journal Title
Frontiers in Immunology
Volume: 9
Pages: 334
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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