2018 Fiscal Year Research-status Report
代謝性疾患時における細胞外小胞分泌と血管機能障害発症メカニズムの解明
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18K06974
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| Research Institution | Hoshi University |
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Principal Investigator |
小林 恒雄 星薬科大学, 薬学部, 教授 (90339523)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 血管障害 / 細胞外小胞 / 代謝性疾患 / 血管機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は、モデル動物を用い生体内因子の相関性解析を中心として、機能的細胞外小胞( EVs) 種、標的血管部位、血管細胞、血液因子等の重要なターゲットについて選定を行った。 糖尿病マウスから抽出したEVs 量は 正常動物EVs 量と比較して増加が認められた。これらEVs をマウス摘出胸部大動脈に処置し血管反応を検討したところ、糖尿病 EVs 処置によって、強い内皮依存性弛緩反応の減弱が認められた。 このEVs 中のタンパク質スクリーニングを行ったところ、特にERK1/2 が多く含有されており、加えて糖尿病 EVs は正常動物MPs と比較して ERK1/2 を多く含有していた。さらに、EVs 中の ERK1/2 活性を阻害すると血管への作用は消失した。 次に、糖尿病マウスにERK1/2活性を阻害するPD98059を慢性投与すると、NO産生を増加させ、弛緩反応を改善することが示唆された。 EVsの遊離促進因子として報告されているインドキシル硫酸 (indoxyl sulfate; IS)は、作用が明らかではないため、まず血管への直接的影響を検討した。 ラット胸部大動脈や腸間膜動脈において、IS処置は、内皮依存性弛緩反応の減弱が認められた。その機序として、ISは、organic anion transporterを介して細胞内へ移行し、superoxideを産生することでこれらの弛緩反応を減弱させていることが明らかとなった。 以上のことから、EVs は ERK1/2 を内在し、特に糖尿病時の EVs は、正常時の EVs と比較して ERK1/2 が増加することによって内皮機能障害を引き起こしている事が明らかになった。よって内皮細胞内やEVs中のERK1/2活性の阻害や、IS のようなEV 誘発因子の阻害によって新たな糖尿病性血管内皮障害の改善アプローチに繋がる。
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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
平成30年度は、疾患モデルにおける生体内因子の相関性解析を中心として、機能的 EVs 種、臓器間機能、標的血管部位、血管細胞、血液因子等の重要なターゲットを見いだすことを達成基準としている。 現在の進捗状況は、血液中に存在するEVs は ERK1/2 を内在し、特に糖尿病時の EVs は、正常時の EVs と比較して ERK1/2 が増加することによって胸部大動脈の内皮機能障害を引き起こしている事が明らかにした。更に、内皮細胞内 ERK1/2活性の阻害や、IS のようなEV 誘発因子の阻害、腸間膜動脈、胸部大動脈など重要なターゲットを見いだした。ERK阻害薬の慢性投与は、in vitro によって産生されるEVs と in vivo 中に存在するEVs の病態生理が一致している可能性を示唆し、今後の実験において大変有意義なデータである。 以上の結果は、糖尿病時における血管障害において、新規メカニズム、新規治療薬のターゲットが選定され、更に、血管内皮機能と EVsの相関関係から、血管障害の新規バイオマーカーとしての早期診断にも応用できる可能性がある。この様な結果から、予算の関係により規模が縮小してはいるものの、研究の焦点の絞り込みも進み、研究はおおむね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
EVは、内皮機能低下、ERK活性によって誘発していることが明らかになったので、更に分子機構を明らかにしたい。 種々の代謝性疾患モデルと異常が認められる血液因子等（IS、サイトカイン、Poly(I:C) (Polyinosinic-polycytidylic acid sodium salt)など）にも着目し、疾患に起因した EVs 放出と血管機能障害と既存の治療薬の慢性投与等を行いつつ、より詳細な関係性を明らかにする。 糖尿病モデル動物、及び高脂血症動物を用いて、EVs 種と血液因子、血管部位作用の関係性を因子解析し、in vitro、ex vivo 実験から、生体内 EVs 産生細胞、産生機序、EVs 種-血管シグナル伝達解析を統合し、疾患動物に投与する EVs 代謝疾患、血管機能障害治療薬を開発することを達成目標とする。昨年度の結果から、ERKが重要な役割をしていることが明らかになったので、人工的に作成した EVs やリポソームに、ERK サイレンシング遺伝子(miRNA インヒビター;RNA mimic 、pre-miRNA 発現プラスミド等)を導入し、それらを ob/ob 肥満マウス、高脂血症負荷マウス、db/db マウス糖尿病モデルに投与し、代謝機能、血管内皮細胞機能低下への改善効果を検討する予定である。本研究による生体内機能、膜構造の解析の実験データは、フローサイトメトリー等を用いた高い分離識別能力による血管障害バイオマーカーとしても研究を進展させる。本研究の EVs の構造解析の結果をもとに、様々な血管障害モデルとの比較検討を行い、血管障害の進行状態をも診断できるバイオマーカーとしても応用展開する予定である。
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