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研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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初代培養肝実質細胞の増殖に影響を及ぼす因子の探索およびその作用メカニズムの検討
研究期間： 2010年04月 - 現在
成熟ラット初代培養肝実質細胞系および部分肝切除動物を用いて、肝細胞の増殖促進や抑制に及ぼす増殖因子やサイトカイン、ホルモン、アミノ酸、ビタミンなどの細胞内シグナル伝達機構の検討および肝再生促進作用を示す新薬候補物質の探索や作用メカニズムの検討を行っている。
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Role of Hepatocyte Growth Regulators in Liver Regeneration 招待あり 査読あり
Kimura M, Moteki H, Ogihara M.
cells 12 ( 208 ) 2023年01月
担当区分：第二著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
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Preparation, Characterization, and In Vitro Evaluation of Inclusion Complexes Formed between S-Allylcysteine and Cyclodextrins. 査読あり
Tachikawa R, Saito H, Moteki H, Kimura M, Kitagishi H, Arce F Jr, See GL, Tanikawa T, Inoue Y.
OCS Omega 7 ( 35 ) 31233 - 31245 2022年08月
担当区分：第二著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
The present study prepared inclusion complexes of S-allylcysteine (SAC) and cyclodextrin (α, β, γ) by the freeze-drying (FD) method and verified the inclusion behavior of the solid dispersion. Also, the study investigated the effect of SAC/CD complex formation on liver tumor cells. Isothermal titration calorimetry (ITC) measurements confirmed the exothermic titration curve for SAC/αCD, suggesting a molar ratio of SAC/αCD = 1/1, but no exothermic/endothermic reaction was obtained for the SAC/βCD and SAC/γCD system. Powder X-ray diffraction (PXRD) results showed that the characteristic diffraction peaks of SAC and CDs disappeared in FD (SAC/αCD) and FD (SAC/γCD), indicated by a halo pattern. On the other hand, diffraction peaks originating from SAC and βCDs were observed in FD (SAC/βCD). Near-infrared (NIR) absorption spectroscopy results showed that CH and OH groups derived from SAC and OH groups derived from αCD and γCD cavity were shifted, suggesting complex formation due to intermolecular interactions occurring in SAC/αCD and SAC/γCD. Stability test results showed that the stability was maintained with FD (SAC/αCD) over FD (SAC/βCD) and FD (SAC/γCD). In 1H–1H of NOESY NMR measurement, FD (SAC/αCD) was confirmed to have a cross peak at the CH group of the alkene of SAC and the proton (H-3, -5, -6) in the αCD cavity. In FD (SAC/γCD), a cross peak was confirmed at the alkyl group on the carbonyl group side of SAC and the proton (H-3) in the cavity of γCD. From the above, it was suggested that the inclusion mode of SAC is different on FD (SAC/CDs). The results of the hepatocyte proliferation inhibition test using HepG2 cells showed that FD (SAC/βCD) inhibited cell proliferation. On the other hand, FD (SAC/αCD) and FD (SAC/γCD) did not show a significant decrease in the number of viable cells. These results suggest that the difference in the inclusion mode may contribute to the stability and cell proliferation inhibition.
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Cell proliferation effects of S-allyl-L-cysteine are associated with phosphorylation of janus kinase 2, insulin-like growth factor type-I receptor tyrosine kinase, and extracellular signal-regulated kinase 2 in primary cultures of adult rat hepatocytes 査読あり 国際誌
Hajime Moteki, Masahiko Ogihara, Mitsutoshi Kimura
European Journal of Pharmacology 927 175067 2022年05月
担当区分：筆頭著者, 最終著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
The cell proliferation effect of S-allyl-L-cysteine (SAC) and its mechanisms were examined in primary cultures of adult rat hepatocytes. In serum-free cultivation, SAC (10−6 M)-stimulated hepatocytes showed significant proliferation compared to control at 5-h culture; the effect was dependent on the culture time and the dose of SAC (EC50 value 8.58 × 10−8 M). In addition, SAC-stimulated hepatocytes significantly increased mRNA expression levels of c-Myc and c-Fos at 1 h and cyclin B1 at 3.5 and 4 h, respectively. In contrast, alliin and allicin, structural analogs of SAC, did not show these effects observed with SAC. The SAC-induced hepatocyte proliferation effects were completely suppressed by monoclonal antibodies against growth hormone receptor and insulin-like growth factor type-I (IGF-I) receptor, respectively. Furthermore, the Janus kinase 2 (JAK2) inhibitor TG101209, phospholipase C (PLC) inhibitor U-73122, IGF-I receptor tyrosine kinase (RTK) inhibitor AG538, PI3 kinase inhibitor LY294002, MEK inhibitor PD98059, and mTOR inhibitor rapamycin completely suppressed the SAC-induced hepatocyte proliferation. JAK2 (p125 kDa) phosphorylation in cultured hepatocytes peaked 5 min after SAC stimulation. SAC-induced IGF-I RTK (p95 kDa) and ERK2 (p42 kDa) phosphorylation had slower rises than JAK2, peaking at 20 and 30 min, respectively. These results indicate that SAC promoted cell proliferation by growth hormone receptor/JAK2/PLC pathway activation followed by activation of the IGF-I RTK/PI3K/ERK2/mTOR pathway in primary cultures of adult rat hepatocytes.
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S-Allyl-L-cysteine promotes cell proliferation by stimulating growth hormone receptor/Janus kinase 2/phospholipase C pathways and promoting insulin-like growth factor type-I secretion in primary cultures of adult rat hepatocytes. 査読あり 国際誌
Hajime Moteki, Masahiko Ogihara, and Mitsutoshi Kimura
Biological and Pharmaceutical Bulletin 45 ( 5 ) 625 - 634 2022年02月
担当区分：筆頭著者, 最終著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
The mechanism of insulin-like growth factor type-I (IGF-I) secretion stimulated by S-allyl-L-cysteine (SAC) was investigated as part of a study of SAC-induced DNA synthesis and cell proliferation in primary cultures of adult rat hepatocytes. When 10-6 M SAC was added to the culture, the amount of IGF-I in the medium was significantly increased at 10 min. The peak IGF-I level (140 pg/mL) was observed 20 min after SAC stimulation. The SAC-induced IGF-I secretion was completely suppressed by a selective JAK2 inhibitor (TG101209), a selective PLC inhibitor (U-73122), an intracellular Ca2+ chelating agent (BAPTA-AM), and a granule secretion inhibitor (somatostatin). On the other hand, 10-6 M SAC-stimulated hepatocytes showed increased intracellular Ca2+ concentration in a time-dependent manner from 0 to 10 min. Phosphorylation of SAC-induced JAK2 and IGF-I receptor tyrosine kinase (RTK) was completely suppressed by TG101209. In addition, U-73122, BAPTA-AM, and somatostatin did not suppress SAC-induced JAK2 phosphorylation, but significantly suppressed SAC-induced IGF-I RTK phosphorylation. Furthermore, binding of the monoclonal antibody against growth hormone (GH) to GH receptor was dose-dependently suppressed by SAC on immunofluorescence. These results showed that SAC promotes cell proliferation by stimulating growth hormone receptor/Janus kinase 2/phospholipase C pathways and promoting autocrine secretion of insulin-like growth factor type-I in primary cultures of adult rat hepatocytes.
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Role of IGF-I in the intracellular signaling pathway of growth hormone-stimulated hepatocyte proliferation
Kurihara Kazuki, Moteki Hajime, Kimura Mitsutoshi, Ogihara Masahiko
Current Topics in Pharmacology 25 9 - 14 2021年07月
担当区分：第二著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
Growth hormone (GH) is known to stimulate liver regeneration in 70% partially hepatectomized rats in vivo. Because complex involvement by multiple factors is unavoidable in in vivo experimental systems, clear interpretation becomes almost impossible when attempting to study the detailed mechanism of action. Therefore, we used a simpler, in vitro experimental system of primary cultured liver parenchymal cells to study the proliferation-stimulating effect of GH and its associated intracellular signal transduction mechanism from the GH receptor (GHR) to the nucleus. Many small molecular-targeted (specific signal transduction inhibitors) and large molecular-targeted agents (biological products and monoclonal antibodies) have now become available as pharmacological tools for research, and such agents enable a very detailed analysis of the mechanism underlying GH-induced stimulation of hepatic parenchymal cell proliferation. Consequently, we discovered that GH stimulates the proliferation of primary cultured mature rat liver parenchymal cells. We also found that the GH-induced stimulation of hepatic parenchymal cell proliferation is mediated by insulin-like growth factor-I (IGF-I), which is secreted by an autocrine mechanism.
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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ラット初代培養肝実質細胞におけるS-allyl-L-cysteine誘発ERK2リン酸化活性に対するα1アドレナリン作動薬の増強作用
茂木 肇、荻原 政彦、木村 光利
日本薬学会第143年会（札幌） 2023年03月 日本薬学会
開催年月日： 2023年03月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：北海道大学 国名：日本国
【目的】S-Allyl-L-cysteine（SAC）は、ニンニクの熟成過程でその含有量が増加する含硫アミノ酸である。我々は、以前にSACが成熟ラット初代培養肝実質細胞内に含まれるインスリン様増殖因子1（IGF-I）の分泌を促進させることで、肝実質細胞の増殖促進作用を明らかとした。一方、IGF-Iは、ERK2リン酸化活性を介する肝実質細胞増殖促進が認められており、更にその効果はα1アドレナリン作動薬により増強することが示唆されている。即ち、SACにより誘発されたERK1/2リン酸化活性もα1アドレナリン作動性調整を受ける可能性が考えられた。そこで、ラット初代培養肝実質細胞において、α1受容体およびその下流のシグナル伝達因子を刺激する薬物が、SAC誘発ERK2リン酸化活性にどのような影響を及ぼすのかを検討した。
【方法】SACとα１作動薬との共存下における初代培養肝実質細胞のMAPK（ERK1/2）活性を、抗リン酸化ERK1/2抗体を用いたWestern blotting解析法にて測定し、比較検討した。
【結果・考察】SACは、その単独刺激30分後において初代培養肝実質細胞のERK2リン酸化活性を促進させた。これに対し、SACによるERK1リン酸化促進作用は、認められなかった。一方、α１作動薬であるフェニレフリンやプロテインキナーゼC（PKC）活性薬であるTPAは、単独では、ERK2のリン酸化を促進しなかったが、SACとの併用によりERK2リン酸化活性の増強が認められた。更に、これらの増強効果は、PKCの特異的阻害薬であるGF109203Xにより抑制された。これらの結果から、SACによるERK2リン酸化促進作用は、α1アドレナリン作動性の増強を受け、その増強効果は、活性化したPKCがSACの増殖シグナルにおけるERK2の上流で相互作用していることが認められた。 -
成熟ラット初代培養肝実質細胞におけるS-allyl-L-cysteineのIGF-I受容体チロシンキナーゼリン酸化活性促進作用に関する検討
茂木 肇、荻原 政彦、木村 光利
第95回日本薬理学会年会／第43回日本臨床薬理学会学術総会 2022年12月 日本薬理学会／日本臨床薬理学会
開催年月日： 2022年11月 - 2022年12月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：パシフィコ横浜 国名：日本国
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HepG2細胞の増殖能に対するS-allyl-L-cysteineおよびそのシクロデキストリン包接化合物の影響に関する研究
斎藤 紘生、立川 吏乃、茂木 肇、谷川 尚、井上 裕、木村 光利
第66回日本薬学会関東支部大会 2022年09月 日本薬学会関東支部
開催年月日： 2022年09月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：横浜薬科大学 国名：日本国
【目的】S-Allyl-L-cysteine (SAC) は、ニンニクに多く含まれる含硫アミノ酸であり、種々のがん細胞に対して、細胞増殖抑制作用を示すことが報告されている。Cyclodextrin (CD) は、D-グルコース同士がα-1,4結合した環状オリゴ糖であり、それぞれグルコース数に応じてα型、β型およびγ型に分類される。そこでCDsを用いてSACとの包接複合体を調製により、CDの違いにより包接挙動に違いが考えられる。そこで本研究は、SACおよびそのSAC/CDs包接化合物がHepG2細胞増殖抑制作用にどのような影響があるか比較することによりSACの効果の違いについて考察した。
【方法】35φdishに播種し接着したHepG2細胞（1.0×10⁴ cells/cm²）に、SACおよびSAC/CDs包接化合物を添加し、一定期間培養した。培養後、Triton-X100でHepG2細胞から裸核を得て、その核数を血球計算盤により計測した。
【結果および考察】培養3日目におけるHepG2細胞の増殖に対して、SAC（10-6M）単独添加群は、コントロール群と比較して約14％の減少が認められた。これに対し、β-CD/ SAC群は、約30％の核数の減少が認められた。一方、α-およびγ-CD/SAC群は、更なる核数の減少効果は認められなかった。β-CD/ SACは、S-allyl基が露出しているため、SACのHepG2細胞増殖抑制作用には、S-allyl基が重要であると考えられる。 -
初代培養肝実質細胞における成長ホルモンのJAK2/ PLC/ IGF-I受容体チロシンキナーゼ経路を介した細胞増殖促進作用に関する研究 国際会議
茂木 肇、荻原 政彦、木村 光利
日本薬学会第142年会（名古屋） 日本薬学会
開催年月日： 2022年03月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：名古屋（オンライン）
【目的】当研究室では、これまで肝再生の分子機構の解明の一端として、肝再生中に分泌される増殖因子やサイトカインの細胞増殖メカニズムを検討してきた。脳下垂体前葉ホルモンである成長ホルモン（GH）は、細胞の増殖を促進させるホルモンであり、肝再生にも大きく影響を及ぼす。GHの細胞増殖促進作用は、JAK/STAT/IGF-I経路を介することが知られているが、近年、その他にも様々な経路により標的器官の細胞分裂を起こしていることが明らかとなってきている。本研究では初代培養肝実質細胞を用いて、GHの細胞増殖メカニズムの新たな見解を検討したので報告する。
【方法】In situコラゲナーゼ還流法により、成熟ラットから肝実質細胞を単離し、初代培養を行った。細胞接着後、無血清培地に交換し、種々の濃度のGHまたは特異的シグナル伝達因子阻害薬を添加した。一定時間培養後、肝実質細胞のDNA合成能及び核数を計測した。また、JAK2およびIGF-I受容体チロシンキナーゼ（RTK）のリン酸化活性はWestern blot法を用いて測定した。
【結果及び考察】GHは、初代培養肝実質細胞に対して、用量および培養時間に依存して有意なDNA合成および細胞増殖促進作用を示した。GH誘発肝細胞増殖促進作用は、特異的JAK2阻害薬（TG101209）、特異的PLC阻害薬（U-73122）、特異的IGF-I受容体チロシンキナーゼ阻害薬（AG538）によって有意に抑制された。しかし、特異的STAT3/5阻害薬（SH-4-54）ではGHの肝細胞増殖促進作用を抑制しなかった。また、GHは肝実質細胞のJAK2およびIGF-IRTKのリン酸化活性を有意に促進させ、その上昇ピークはJAK2の方が早かった。これらの結果から、初代培養肝実質細胞におけるGH増殖促進作用はJAK2/PLC/IGF-I RTKを介することが明らかとなった。 -
初代培養感実質細胞におけるS-allyl-L-cysteineのIGF-I分泌およびその作用機構に関する検討
茂木 肇、栗原 一樹、荻原 政彦、木村 光利
第95回日本薬理学会年会（福岡） 日本薬理学会
開催年月日： 2022年03月 - 2203年03月
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
開催地：福岡国際会議場
S-allyl-L-cysteine (SAC) is a sulfur-containing amino acid contained in garlic. Recent studies have demonstrated that the pharmacological effect of SAC is not only as an antioxidant effect, but also as a cell proliferation effect. In a previous study, we demonstrated that the hepatocyte proliferating effect of SAC was via the IGF-I receptor tyrosine kinase / ERK2 pathway. In addition, the SAC-stimulated hepatocyte proliferation was suppressed by somatostatin, which inhibits the secretion of autocrine factors such as IGF-I. The aim of this study is to further investigate the mechanism of SAC-induced IGF-I secretion in primary cultures of adult rat hepatocytes. The amount of IGF-I secreted from hepatocytes was quantified by ELISA. As a result, SAC significantly increased secretion of IGF-I from cultured hepatocytes at 20 min. The SAC-induced IGF-I secretion was completely suppressed by a JAK2 inhibitor TG101209, a phospholipase C Inhibitor U-73122, and an intracellular Ca2+ chelating agent BAPTA-AM. Moreover, phosphorylation of JAK2 was increased rapidly in SAC-stimulated hepatocytes, and the effect was suppressed by TG101209. These results suggest that SAC stimulates JAK2, subsequently activates PLC, which increases membrane phosphatidylinositol turnover and intracellular Ca2+ levels, resulting in autocrine IGF-I secretion.
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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初代培養肝実質細胞の増殖に対するS-アリル-L-システインの効果に関する研究
研究課題/領域番号：20K16011 2021年04月 - 2023年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
茂木 肇
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
私は、これまで、肝再生の分子機構の解明の一端として、初代培養肝実質細胞（in vitro実験系）および部分肝切除動物（in vivo実験系）を用いて、肝再生促進薬の探索、候補薬の細胞増殖作用機構およびアドレナリン作動性調節機構との関連性について検討してきた。一連の研究の中で、熟成ニンニクに含まれるS-allyl-L-cysteine（SAC）が、部分肝切除ラットの肝再生を促進させることを見出した。これを応用すれば生体肝移植後の肝再生を促進させる新薬として患者のQOLを大きく向上させる期待できる。しかし、SACがどのような細胞内シグナル伝達機構により細胞増殖促進作用を促進させているのかは不明である。本研究では、成熟ラット初代培養肝実質細胞におけるSACの細胞増殖促進作用機構およびアドレナリン作動性調節機構との関連性について薬理学的手法（DNA合成能解析）、生化学的手法（western blot解析法）および分子生物学的手法（リアルタイム-PCR解析法）により検討する。
担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】
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細胞生理学
2020年04月 - 現在
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統合演習
2019年04月 - 現在
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薬学総合演習Ｂ
2018年04月 - 現在
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薬学実習Ｅ
2018年04月 - 現在
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薬学実習Ｂ
2018年04月 - 現在
その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】
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OSCE委員会
2021年04月 - 現在
OSCEの準備・実施
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基礎薬学教育委員会
2019年04月 - 現在
1年生の学力向上対策、2，3年生の学力向上
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入試実施委員会
2018年04月 - 現在
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科学啓発運動委員会/薬学啓発委員会
2010年04月 - 現在
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OSCE対策委員会
2010年04月 - 2011年03月
社会貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】
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平成27年度「スーパーサイエンスハイスクール」－城西大学薬学部で学ぶ「生命と薬」－
2015年10月
熊谷女子高等学校の1,2年生を対象に、くすりに関するテーマで体験実習を行った。平成27年度は「薬物の吸収過程と腸管の運動に影響を及ぼすくすりの効果を観察しよう」をテーマに、体験実習を行った。参加者は、マウスに、予め腸管の動きをコントロールする薬物(副交感神経作動
薬と遮断薬)をそれぞれ投与し、そのマウスに目的となる色のついた懸
濁薬液を飲ませ、麻酔下で開腹して、それらの消化管内の移動状態を
観察し、消化管の運動を調節する薬と薬物の吸収過程について学習し
てもらった。また、消化管の摘出操作（解剖）を通して、マウスの内臓
の構造やはたらき及び生命倫理について学習してもらった。 -
平成27年度「ひらめき☆ときめきサイエンス」－ようこそ大学の研究室へー
2015年07月
独立行政法人、日本学術振興会の委託を受けて、首都圏の高等学校から応募のあった高校生を対象に、「腸管の運動に影響を及ぼすくすりの効果を観察しよう！」をテーマに体験実習を行った。体験実習の参加者には、マウスの腸管平滑筋を生体の体内と同様の環境を人工的に作った装置の中で生かした条件下で、色々な薬物、特に自律神経系に作用する薬物を添加して、小腸の応答性を観察し、これらの運動が自律神経系によって調節されていることを学習してもらった。この体験実習を通して、実験動物に対する感謝を含む生命倫理について学習してもらった。
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平成26年度「スーパーサイエンスハイスクール」－城西大学薬学部で学ぶ「生命と薬」－
2014年10月
熊谷女子高等学校の1,2年生を対象に、くすりに関するテーマで体験実習を行った。平成26年度は「血液中のブドウ糖濃度をコントロールしよう！」をテーマに、体験実習を行った。参加者は、糖尿病誘発マウスにアドレナリンやインスリンを投与して、それぞれのマウスの血糖値を測定することにより、血糖値の調節に関係しているホルモンの作用について学習してもらった。さらに、参加者には、実験動物に対する感謝を含む生命倫理についても学習してもらった。
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平成26年度「ひらめき☆ときめきサイエンス」－ようこそ大学の研究室へ－
2014年08月
独立行政法人、日本学術振興会の委託を受けて、首都圏の高等学校から応募のあった高校生を対象に、「麻酔薬の効果と薬物相互作用を観察しようⅡ」をテーマに体験実習を行った。体験実習の参加者には、マウスに様々の用量の全身麻酔薬を投与し、その効果（睡眠に至るまでの時間など）について観察してもらった。また、この体験実習を通して、実験動物に対する感謝を含む生命倫理について学習してもらった。
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平成25年度「スーパーサイエンスハイスクール（SSH)」城西大学薬学部で学ぶ「生命と薬」
2013年10月
熊谷女子高等学校の1,2年生を対象に、くすりに関するテーマで体験実習を行った。平成25年度は「摘出回腸の運動に影響を及ぼす薬物の働きを観察しよう！」をテーマに、体験実習の参加者には、マウスの腸管を用いて、アドレナリンやアセチルコリンなどの自律神経系に作用する薬物の腸管に対する効果を観察してもらった。この体験実習を通して、参加者には、消化管運動とその自律神経支配の様態について、また、実験動物に対する感謝を含む生命倫理について学習してもらった。