心筋の早期老化現象を標的とした新しい心不全治療の開発

• Project/Area Number: 16659198
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Circulatory organs internal medicine
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 磯部 光章 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (80176263)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安達 進 東京医科歯科大学, 医学部, 非常勤講師 (20343155) ; 鈴木 淳一 東京医科歯科大学, 医学部附属病院長, 助手 (90313858) ; 前嶋 康浩 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, メディカルフェロー (40401393)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 早期老化 / 心筋細胞 / 細胞周期 / 酸化ストレス / ドキソルビシン / テロメラーゼ

Research Abstract

背景:酸化ストレス等により細胞の老化が短期間のうちに誘導される現象は早期老化と呼ばれ、細胞障害の主要な原因の一つと考えられている。我々は心筋細胞においても早期老化が誘導され、細胞機能低下の一因となっている可能性があると考えた。本研究はアポトーシスを誘導しない低濃度のドキソルビシン刺激により培養心筋細胞に酸化ストレスを与え、加齢に伴う変化と比較することで心筋細胞に早期老化が起こるかどうか検討することを目的とする。
方法および結果:ドキソルビシン(DOX)10^<-6>mol/Lを加えた心筋細胞や心筋線維芽細胞ではアポトーシスが誘導されたが、DOX10^<-7>mol/Lを加えてもアポトーシスは誘導されなかった。しかし、心筋線維芽細胞の増殖能は有意に低下し、老化細胞のマーカーであるsenescence-associated beta-galactosidase(SA beta-Gal)染色陽性細胞が有意に増加し、cdk抑制因子であるp21^<cip1/waf1>蛋白も発現が増加していた。非増殖細胞である心筋細胞では、DOX 10^<-7>mol/Lを添加して7日間培養するとSA beta-gal陽性細胞が有意に増加し、p21^<cipl/wafl>蛋白の発現も増加していた。また、成獣ラットの心筋組織においても加齢に伴ってSA beta-gal陽性の心筋細胞が有意に増加していた。p21^<cip1/waf1>蛋白発現量は加齢と共に増加していた。加齢ラットの心筋ではTroponin I(TnI)のリン酸化が低下するが、DOX10^<-7>mol/Lを添加した心筋細胞のTnIのリン酸化もまたbaselineにおいて著明に低下していた。さらに、イソプロテレノール刺激によるTnIリン酸化の反応も有意に反応が低下していた。加齢に伴う心筋細胞における各種遺伝子の発現レベルの変化についても検討したが、GATA4,Nkx2.5,alpha-MHCは発現低下、ANP,Angiotensin II,beta-MHCの発現は増加しており、低濃度DOX刺激心筋細胞においても同様の変化がみられた。テロメラーゼ活性は加齢とともにその活性が低下するが、低濃度DOX刺激心筋細胞のテロメラーゼ活性をTRAP法にて検討したところ、経時的に低下していた。増殖細胞において早期老化が誘導される際にはp53がアセチル化され、さらにこれがPML(Promyelocytic Leukemia)蛋白と複合体を形成し、その結果p21^<cip1/waf1>蛋白の誘導が促進されることが知られているが、DOXで刺激された心筋細胞にも表記の現象が起こっていることが観察された。
総括:低濃度のDOX刺激により培養心筋細胞は加齢に伴う変化と類似した変化が誘導されることが示され、心筋細胞にも早期老化が誘導され、心筋障害の一因となっている可能性が示唆された。同時に、細胞周期制御因子の一部がその機序に関与していることを見いだした。

Research Products

• [Journal Article] Dietary consumption of green tea catechins attenuates hyperlipidemia-induced atherosclerosis and systemic organ damage in mice. (2006)
  • Author(s): Suzuki J, Ogawa M, Izawa A, Sagesaka YM, Isobe M.
  • Journal Title: Acta Cardiologica 60(3) Pages: 71-76
• [Journal Article] Tea catechins attenuate ventricular remodeling and graft arterial diseases in murine cardiac allografts. (2006)
  • Author(s): Suzuki J, Ogawa M, Sagesaka YM, Isobe M.
  • Journal Title: Cardiovascular Research 69(1) Pages: 272-279
• [Journal Article] Ultrasound-microbubble-mediated NF-kappaB decoy transfection attenuates neointimal formation after arterial injury in mice. (2006)
  • Author(s): Inagaki H, Suzuki J, Ogawa M, Taniyama Y, Morishita R, Isobe M.
  • Journal Title: Journal of Vascular Research 43(1) Pages: 12-18
• [Journal Article] Nitric oxide inhibits myocardial apoptosis by preventing caspase-3 activity via S-nitrosylation. (2005)
  • Author(s): Maejima Y, Adachi S, Morikawa K, Ito H, Isobe M.
  • Journal Title: Journal of Mollecular and Cellular Cardiology 38(1) Pages: 163-174
• [Journal Article] Hepatocyte growth factor ameliorates the progression of experimental autoimmune myocarditis : a potential role for induction of T helper 2 cytokines. (2005)
  • Author(s): Futamatsu H, Suzuki J, Mizuno S, Koga N, Adachi S, Kosuge H, Maejima Y, Hirao K, Nakamura T, Isobe M.
  • Journal Title: Circulation Research 96(8) Pages: 823-830
• [Journal Article] Stress response gene ATF3 is a target of c-myc in serum-induced cell proliferation. (2005)
  • Author(s): Tamura K, Hua B, Adachi S, Guney I, Kawauchi J, Morioka M, Tamamori-Adachi M, Tanaka Y, Nakabeppu Y, Sunamori M, Sedivy JM, Kitajima S.
  • Journal Title: EMBO Journal 24(14) Pages: 2590-2601
• [Journal Article] Nitric oxide inhibits myocardial apoptosis by preventing caspase-3 activity via S-nitrosylation. (2005)
  • Author(s): Maejima Y, Adachi S, Morikawa K, Ito H, Isobe M.
  • Journal Title: Journal of Molecular and Cellular Cardiology 38(1) Pages: 163-174
• [Journal Article] Inhibition of IκB phosphorylation in cardiomyocytes attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury. (2004)
  • Author(s): Onai Y, Suzuki J, Kakuta T, Maejima Y, Haraguchi G, Furusawa H, Muto S, Itai A, Isobe M.
  • Journal Title: Cardiovascular Research 63(1) Pages: 51-59
• [Journal Article] Attenuation of graft arterial disease by manipulation of the LIGHT pathway (2004)
  • Author(s): Kosuge H, Suzuki J, Kakuta T, Haraguchi G, Koga N, Futamatsu H, Gotoh R, Inobe M, Isobe M, Uede T.
  • Journal Title: Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology 24(8) Pages: 1409-1415
• [Journal Article] Suppression of acute and chronic rejection by hepatocyte growth factor in a murine model of cardiac transplantation : Induction of tolerance and prevention of cardiac allograft vasculopathy. (2004)
  • Author(s): Yamaura K, Ito K, Tsukioka K, Wada Y, Makiuchi A, Sakaguchi M, Akashima T, Fujimori M, Sawa Y, Morishita R, Matsumoto K, Nakamura T, Suzuki J, Amano J, Isobe M.
  • Journal Title: Circulation 110(12) Pages: 1650-1657
• [Journal Article] E-Selectin blockade decreases adventitial inflammation and attenuates intimal hyperplasia in rat carotid arteries after balloon injury. (2004)
  • Author(s): Gotoh R, Suzuki J, Kosuge H, Kakuta T, Sakamoto S, Yoshida M, Isobe M.
  • Journal Title: Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology 24(11) Pages: 2063-2068
• [Journal Article] HMG-CoA reductase inhibitor attenuates experimental autoimmune myocarditis through inhibition of T cell activation. (2004)
  • Author(s): Wakizono-Azuma R, Suzuki J, Ogawa M, Futamatsu H, Koga N, Onai Y, Kosuge H, Isobe M.
  • Journal Title: Cardiovascular Research 64(3) Pages: 412-420
• [Journal Article] The Blockade of the Interaction Between Programmed Death-1 (PD-1) and Its Ligand PD-L1 Accelerates Graft Arterial Disease (GAD) in Cardiac Allografts. (2004)
  • Author(s): Koga N, Suzuki J, Kosuge H, Haraguchi G, Onai Y, Futamatsu H, Maejima Y, Gotoh R, Saiki H, Tsushima F, Azuma M, Isobe M.
  • Journal Title: Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology 24(11) Pages: 2057-2062