カルシウムイオンに着目したＫＩＤ症候群の病態解析：生体内観察とシミュレーション

以钙离子为中心的KID综合征病理分析：体内观察与模拟

基本信息

批准号：
18J40190
负责人：
村田光麻
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

結果1:Ca2+上昇は角化を誘導する「角化に先立って起こるCa2+上昇が角化を誘導する」という仮説をたて、培養細胞を用いて検証した。培養液中のCa2+をEGTAによってキレートすると、角化直前の細胞内Ca2+上昇は起こらなくなり、角化の特徴であるCornifiedenvelopeという構造の形成も停止した。そのため、Ca2+上昇は細胞外から細胞内への流入によって起こることが推測された。続いて、そのCa2+流入を担うチャネルを同定するため、1細胞RNA-seqを用いて、発現するチャネル分子を網羅的に同定した。発現するチャネル分子のそれぞれに対する阻害薬を用いたスクリーニングを行い、細胞内Ca2+上昇を阻害する薬剤を同定した。そして、この阻害薬によって角化が強く阻害されることを見出した。結果2:Ca2+の異常な上昇は角化異常症を引き起こす。さらに、Ca2+が本当に角化を誘導するのであれば、Ca2+の異常により角化が異常になる疾患があるのではないかと考え、チャネル分子の遺伝子変異によって起こる角化症(角化が促進する疾患群)の一つであるKeratitis-Ichthyosis-Deafness(KID:角膜炎-魚鱗癬-難聴)症候群に着目した。KID症候群ではギャップ結合を作る分子の一つであるコネキシン26に変異があり、細胞同士ではなく細胞内外のチャネル機能が異常に高いヘミチャネルを形成することが明らかになっている。申請者は、このヘミチャネルによって細胞外から細胞内へCa2+が異常に多く流入し、角化を促進するのではないかと仮説をたてた。そこでKID症候群モデルマウスを作成し、二光子顕微鏡によって病変形成前の皮膚のCa2+濃度を生体内で観察し、まず角層直下のCa2+上昇が起こり、続いて角化の促進が起こることが明らかになった。

结果1：Ca2+的增加诱导角化我们假设“在角化之前发生的Ca2+增加诱导角化”，并使用培养细胞验证了这一点。当培养基中的Ca2+与EGTA螯合时，在角质化之前的细胞内Ca2+不会增加，并且角质化特征性的角质化包膜的形成也停止。因此，推测Ca2+的增加是由细胞外部流入细胞内部引起的。接下来，为了识别负责Ca2+流入的通道，我们使用单细胞RNA-seq来全面识别表达的通道分子。我们使用每种表达通道分子的抑制剂进行了筛选，并鉴定了抑制细胞内 Ca2+ 升高的药物。他们还发现这种抑制剂强烈抑制角化。结果2：Ca2+异常升高导致角化不良。此外，如果Ca2+确实引起角化，我们认为可能存在由于Ca2+异常而导致角化异常的疾病，我们关注的是角膜炎-鱼鳞病-耳聋（KID：Keratitis-Ichthyosis-Deafness）综合征，这是其中之一。角膜炎-鱼鳞病-耳聋综合征。据透露，KID 综合征的连接蛋白 26 发生突变，连接蛋白 26 是产生间隙连接的分子之一，并形成半通道，在细胞之间和细胞之间具有异常高的通道功能。申请人假设该半通道允许异常大量的Ca2+从细胞外流入细胞，促进角化。因此，我们制作了KID综合征模型小鼠，并使用双光子显微镜观察了体内病变形成前皮肤中的Ca2+浓度，结果发现Ca2+立即在角质层下方上升，随后促进角质化。。

项目成果

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Distinct dynamics of cytoplasmic calcium ions of epidermal keratinocytes in connexin-related keratoderma

连接蛋白相关角化病中表皮角质形成细胞胞质钙离子的独特动力学

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Teruasa Murata
通讯作者：
Teruasa Murata

表皮角化細胞は角化直前に細胞内カルシウム濃度を一過性に上昇させる

表皮角质形成细胞在角化前短暂增加细胞内钙浓度

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
村田光麻
通讯作者：
村田光麻

Transient elevation of cytoplasmic calcium ion concentration at a single cell level precedes morphological changes of epidermal keratinocytes during cornification

在角质化过程中表皮角质形成细胞的形态变化之前，单细胞水平上细胞质钙离子浓度的短暂升高

DOI：
10.1038/s41598-018-24899-7
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Murata Teruasa;Honda Tetsuya;Egawa Gyohei;Yamamoto Yasuo;Ichijo Ryo;Toyoshima Fumiko;Dainichi Teruki;Kabashima Kenji
通讯作者：
Kabashima Kenji

角化細胞の細胞質カルシウムイオン濃度に着目したKID症候群の病態解析

以角质形成细胞胞质钙离子浓度为中心的KID综合征病理分析