幹細胞移植による心筋再生治療におけるメカニカルストレスの影響

• Project/Area Number: 23592037
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Thoracic surgery
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 池永 茂 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (60585595)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 李 桃生 長崎大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (50379997) ; 美甘 章仁 山口大学, 医学部附属病院, 講師 (30372709)
• Project Period (FY): 2011
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2012: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 心筋幹細胞 / メカニカルストレス / 心筋再生治療 / 再生医療

Research Abstract

幹細胞移植による心筋再生治療は重症心不全に対する新たな治療法として有望であるが、治療効果は必ずしも十分とはいえない。その一因として、心臓が絶えず拍動してために生じる物理的刺激(メカニカルストレス)が、心筋内に移植された幹細胞に影響を与えている可能性が考えられる。そこで、本研究ではメカニカルストレスが心筋幹細胞に及ぼす影響を検証した。心房より培養増殖した心筋幹細胞に対して伸展刺激(60回/分、^7120%の伸展率)を与え、メカニカルストレス群とした。伸展刺激を加えない対照群と比較して、メカニカルストレス群では細胞増殖(Ki-67陽性)が抑制され(P<0.01)、アポトーシス(TUNEL陽性)が増加していた(P<0.05)。また、炎症性サイトカイン(IL-6)や血管新生因子(VEGF、FGF)の産生が亢進していた(P<0.05)。さらに、メカニカルストレス群では幹細胞(c-kit陽性)が減少する(P<0.01)一方で、心筋細胞(Troponin-I陽性)(P=0.051)や平滑筋細胞(SMA陽性)(P<0.05)への分化が促進されていた。続いて、in vivoでの検討を行った。左前下行枝結紮により作製したマウス障害心を別のマウスの腹部に異所性移植し、メカニカルストレス軽減障害心モデルを作製した。このメカニカルストレス軽減障害心にGFP陽性マウス由来の心筋幹細胞を移植した。なお、メカニカルストレスを軽減しないものを対照とした。移植後3日目のGFP陽性細胞の生着はメカニカルストレスを減じた障害心において良好であった。以上の結果から、メカニカルストレスは心筋幹細胞に様々な影響を及ぼすことが示された。また、in vivoでの細胞生着に影響を及ぼすことも示された。本研究は、幹細胞治療のin vivoにおける複雑な治療メカニズムを解明する一つの基礎データになりうると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] The effects of mechanical stress on the growth, differentiation, and paracrine factor production of cardiac stem cells (2011)
  • Author(s): Hiroshi Kurazumi
  • Journal Title: PLoS One Volume: 6(12)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mechanical Stress Suppresses the Proliferation and Improves the Differentiation of Cardiac Stem Cells and Increases the Release of Paracrine Factors (2012)
  • Author(s): Hiroshi Kurazumi
  • Organizer: The Asian Society for Cardiovascular and Thoracic Surgery (2012 annual meeting)
  • Place of Presentation: Bali International Convention Center,,バリ,インドネシア
  • Year and Date: 2012-03-11
• [Presentation] メカニカルストレスが心筋幹細胞へ及ぼす影響 (2011)
  • Author(s): 藏澄宏之
  • Organizer: 第99回日本循環器学会中国地方会
  • Place of Presentation: 下関海峡タワー(山口県)
  • Year and Date: 2011-11-26
• [Presentation] メカニカルストレスが心筋幹細胞へ及ぼす影響 (2011)
  • Author(s): 藏澄宏之
  • Organizer: 第64回胸部外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2011-10-11