造血システムを支える骨髄生理的酸素環境形成・維持機構とその意義の解明

阐明支持造血系统的骨髓生理氧环境形成和维持机制及其意义

• 批准号: 21K08383
• 负责人: 森川 隆之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Center for Global Health and Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K08383/
• 关键词: 造血幹細胞; 酸素

2年目となる当該年度は、骨髄の酸素環境に大きく影響すると思われる骨髄血流の制御因子として、血管内皮細胞に発現する内皮型一酸化窒素合成酵素eNOSから産生される一酸化窒素 (NO) に着目した。まず定常状態の骨髄の血流におけるNOの役割を明らかにするため、NOS阻害剤L-NAMEを麻酔下のマウスの頭蓋骨骨髄に局所投与した時の血流変化を多光子レーザー顕微鏡を用いて検証した。その結果、骨髄の動脈の血管はNOSの阻害によって収縮し、またその下流の類洞血管の血流量が減少した。そこで骨髄におけるeNOSの血流維持における役割をより詳細に検討するため、eNOS遺伝子欠損マウス (eNOS KOマウス) の頭蓋骨骨髄の血流を野生型マウスと比較した。その結果野生型マウスと比べ、eNOS KOマウスの頭蓋骨骨髄の動脈径は小さく、類洞血管の血流は低下していた。さらにeNOS KOマウスの頭蓋骨骨髄にNOドナーとしてニトロプルシドを局所投与したところ、動脈径は野生型マウスとほぼ同等まで拡張し、また類洞血管の血流も改善を見せた。次にNOの骨髄の酸素環境維持における役割を検証するため、初年度に立ち上げた多光子励起りん光寿命イメージング顕微鏡 (PLIM) を使った麻酔下のマウス骨髄の定量的酸素濃度イメージングシステムを用いてNOS阻害時の酸素濃度を測定したところ、阻害前と比較してNOS阻害時の骨髄酸素濃度が低下した。これらの結果から定常状態において骨髄のeNOSは骨髄の動脈を拡張させることでその下流の類洞血管の血流を保ち、酸素環境の維持に貢献していることが示唆された。

在第二年，重点是由内皮一氧化氮合酶eNOS产生的一氧化氮（NO），该氧化物合酶eNOS在血管内皮细胞中表达，作为骨髓血流的调节剂，这被认为对骨骨髓的氧气环境产生了重大影响。首先，为了阐明NO在稳态骨髓血流中的作用，我们验证了使用多光子激光显微镜局部将NOS抑制剂L-NAME局部用于麻醉小鼠的颅骨骨髓时的血流变化。结果，骨髓中动脉中的血管通过抑制NOS收缩，并减少骨髓下游正弦血管中的血液流动。因此，为了进一步探讨eNOS在骨髓中血液流动中的作用，我们比较了eNOS基因缺陷小鼠（Enos KO小鼠）与野生型小鼠中头骨骨髓的血流。结果，与野生型小鼠相比，eNOS KO小鼠颅骨骨髓的动脉直径较小，正弦血管中的血液流量降低。此外，当硝普雷肽作为局部施用作为对eNOS KO小鼠的颅骨骨髓的无供体时，动脉直径膨胀到与野生型小鼠的动脉直径几乎相同，而正弦血管中的血流也显示出改善。接下来，为了验证NO在维持骨髓的氧气环境中的作用，当使用多光子激发的磷光寿命成像显微镜（PLIM）在第一年发射的氧气浓度成像系统使用多光子的磷光寿命显微镜（PLIM）时，NOS的氧气浓度降低了NOS的氧气浓度。这些结果表明，在稳定状态下，骨髓中的eNOS有助于通过扩张骨髓动脉来维持下游正弦血管中的血液流动，从而有助于维持氧气环境。

项目成果

PHYSIOLOGICAL HYPOXIA MAINTAINED BY NITRIC OXIDE SIGNALING REGULATES LOCAL CRAWLING OF HEMATOPOIETIC STEM CELLS

一氧化氮信号维持的生理缺氧调节造血干细胞的局部爬行

• 发表时间: 2021
• 作者: Takayuki Morikawa;Shinya Fujita and Keiyo Takubo
• 通讯作者: Shinya Fujita and Keiyo Takubo

Nitric oxide-dependent vasodilation maintains the physiological oxygen levels in bone marrow and allows local crawling of hematopoietic stem cells

一氧化氮依赖性血管舒张维持骨髓中的生理氧水平并允许造血干细胞局部爬行

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukunaga Atsushi;Fukushima Satoshi;Iwata Hiroaki;Nakahara Makiko;Sasaki Rikako;Baba Naoko;Matsunaka Hiroshi;Murakami Yumi;Furue Masutaka;Nishigori Chikako;秀 道広;Takayuki Morikawa and Keiyo Takubo
• 通讯作者: Takayuki Morikawa and Keiyo Takubo

Quantitative Analysis of Sympathetic and Nociceptive Innervation Across Bone Marrow Regions in Mice

• DOI: 10.1016/j.exphem.2022.07.297
• 发表时间: 2022-08-01
• 期刊: EXPERIMENTAL HEMATOLOGY
• 影响因子: 2.6
• 作者: Fujita, Shinya;Morikawa, Takayuki;Takubo, Keiyo
• 通讯作者: Takubo, Keiyo

Intravital imaging and manipulation of bone marrow vasculature and intracellular oxygenation

骨髓脉管系统和细胞内氧合的活体成像和操作

• 发表时间: 2021
• 作者: Yanagimachi Naoya;Obara Naoshi;Sakata‐Yanagimoto Mamiko;Chiba Shigeru;Doki Kosuke;Homma Masato;Takayuki Morikawa and Keiyo Takubo
• 通讯作者: Takayuki Morikawa and Keiyo Takubo