Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

心不全 / 心肥大 / Ｇｑシグナル / ｃＧＭＰ / 遺伝子 / Ｇｑストレス / アポトーシス / cGMP / RNAシーケンス / 右心不全 / 左心不全 / 血管新生

心肥大、心不全の研究はこれまで左心臓について行われており、右心臓病態の分子生物学的な研究は殆どされていない。我々は心肥大、心不全に中心的な役割を果たすＧｑストレスに対する右左心筋細胞の反応性の相違を明らかにするため、マウスのＧｑストレスモデルの左右心筋細胞を単離して、網羅的トランスクリプトーム解析をおこなった。その結果、非ストレス下においても、またＧｑストレスの反応性においても、左右心筋細胞には興味深い相違が存在することを見出した。

心肥大 / 転写 / エネルギー代謝 / シグナル伝達 / P-TEFb / PGC-1α / HEXIM-1 / ミトコンドリア / 心不全 / アポトーシス

Cdk9活性化による遺伝子発現様式の変化の分子生物学的機構の解明
これまでPGC-1αの活性制御に関する研究は代謝需要に応じてmRNAレベルでその発現が誘導されるというこの転写共役因子に特異的な性質に注目が集まり、タンパク質としてのPGC-1αの機能制御、翻訳後修飾によるPGC-1αの機能制御、病態時におけるPGC-1αの機能異常、に関する研究は非常に遅れていた。我々は、(1)PGC-1αはユビキチン・プロテアソーム系によって分解を受ける半減期の短いタンパクであること、(2)核内で容易に凝集体を作りやすいという予想外の性格を持っていること、(3)この分解と凝集という一見相反する現象が分子内の異なったドメイン間の相互作用によって厳密に制御されていてそれによってPGC-1αの転写コアクチベーターとしての機能が維持されていることを見出し報告した。J Biol Chem.2007,282(35):25970-80。
心肥大の予後に及ぼすCdk9の過度の活性化の抑制の効果
Cdk9の内因性の阻害分子であるHEXIM-1を心筋に発現させたマウス(HEXIM-1-TG)を作成した。低酸素下(11%O_2)で飼育し肺高血による右室肥大を惹起するとHEXIM-1-TGは野生型のマウスと比較して右室肥大の形成が抑制されていた。HEXIM-1-TGの心臓では、サイロイドホルモン受容体の発現が選択的に低下し、その標的遺伝子であるα-MHC、SERCAの発現が低下していた。また、変異型HEXIM-1(Cdk9と結合出来ない)-TGとの比較解析から、HEXIM-1にはCdk9の阻害作用とは独立した作用があることを見出した。

受動体チロシンキナーゼ / ドミナントネガティブ変異体 / トランスジェニックマウス / 心不全 / シグナル伝達系 / ミトコンドリア / アポトーシス / トランスクリプトーム / 受容体チロシンキナーゼ

Epidermal growth factor receptor (EGFR), ErbB2, ErbB3, ErbB4により構成されるErbBファミリーの受動態チロシンキナーゼは細胞増殖や分化、肥大など様々な細胞応答において重要な役割を果たしている。また、ErbBシグナルは多様で機能重複が存在する。
ErbBシグナルの心筋細胞における役割を生体レベルで解析するために、細胞内ドメインを欠失したEGFRドミナントネガティブ変異体をα-myosin heavy chainプロモーターによって心筋特異的に発現するトランスジェニックマウス(EGFR-DNマウス)を作成した。EGFR-DNマウスの心臓では、EGFやheparin-binding EGF-like growth factorによるEGFR, ErbB2, ErbB4のチロシンリン酸化、およびneuregulinによるErbB2, ErbB4のチロシンリン酸化が抑制されていた。その結果、ほとんどのTGは症候性の心不全をを呈し、5~20週齢で死亡した。TGでは心内腔の拡大と心室壁の菲薄化が見られ、心エコーでは心機能低下が認められた。また、EGFR-DNマウスの心臓ではTUNEL陽性の心筋細胞の有意な増加が見られるとともに、心不全発症前の2週齢の心臓から抽出したRNAサンプルを用いてGenechipを用いた遺伝子発現プロファイリングを行った結果、抗アポトーシス作用を有するBc12やBc1xLの発現低下が認められた。さらに、電子顕微鏡では、電子密度の減少した特徴的なミトコンドリア像が見られた。したがって、ErbBシグナルは心筋細胞においてミトコンドリアの構造機能の恒常性維持、さらにBc12やBc1xLの発現を転写レベルで維持することで、心筋保護的に作用している可能性が示唆された。

LIF / 心筋梗塞 / プラスミド / 心臓リモデリング / VEGF / GFP / 骨格筋 / 共培養 / アポトーシス / 血管新生 / 骨髄細胞 / 遺伝子治療 / 幹細胞 / 心筋細胞 / 骨格筋細胞 / ANP / GATA / 心不全 / 心筋細胞分化 / BMP / TAK / Smad / ATF-2

leukemia inhibitory factor(LIF)の心臓に対する作用をマウスの心筋梗塞モデルを用いて検討した。心筋梗塞後のマウスの下肢にLIFのプラスミドを筋肉内注射したところ、2日後より血液中のLIF濃度は増加し、その後4週間後まで持続した。心筋梗塞を作成してから2週間後に心臓を評価した。LIFプラスミド注射群(LIF群)ではコントロール群に比べ、心筋梗塞後の心機能の低下や心臓リモデリングは軽減していた。梗塞境界領域での心筋細胞のアポトーシス数もコントロール群に比べLIF群で減少していた。LIF群ではVEGFの発現の亢進と血管内皮細胞の増加が認められたことより、LIFによる血管新生が心筋細胞のアポトーシスを減少させている可能性が示唆された。増殖している細胞の核で発現するKi-67蛋白の抗体で免疫染色をおこなったところ、LIF群では梗塞境界領域でKi-67陽性の心筋細胞が認められた。次にGFPトランスジェニックマウスの骨髄細胞を野生型マウスに移植し心筋梗塞を作成して解析をおこなった。LIF群ではコントロール群に比べ2週間後の梗塞境界領域におけるGFP陽性細胞数が増加していた。さらにこのGFP陽性細胞が心筋細胞や血管内皮細胞であることを確認した。今回の研究でウイルスベクターを使わなくとも、プラスミドの筋肉内注射のみで有効な治療効果が得られることも明らかとなった。
骨格筋内に心筋細胞へ分化可能な細胞が存在するか否かを検討するため、GFPを過剰発現するマウスの骨格筋由来細胞を単離し、1)新生仔ラットの心筋細胞と共培養、2)骨格筋由来細胞の単独培養、3)心筋細胞と培養液のみ共有するdouble chamber法による共培養、の3通りの方法で培養した。培養5日後に免疫細胞染色法により心筋特異的トロポニン、ANP、GATA4、cadherin、connexin43の発現を比較検討した。その結果、両者の細胞が互いに接することが可能な共培養下においてのみGFP陽性細胞の一部にトロポニン、ANP、GATA4の発現が認められた。また骨格筋由来細胞と心筋細胞との細胞間接着部位にcadherinとconnexin43の発現が認められた。これらの結果から骨格筋内に心筋細胞に分化可能な細胞が存在することが明らかになった。

【研究分担者】
小室一成	千葉大学	大学院医学研究院	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
廣井透雄	東京大学	医学部付属病院	助手	(Kakenデータベース)