心筋線維化における興奮収縮連関の細胞間相互作用形態機能解析

• Project Area: Establishment of Integrative Multi-level Systems Biology and its Applications
• Project/Area Number: 25136719
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 草刈 洋一郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (80338889)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 心筋線維化

Outline of Annual Research Achievements

ラット肺動脈狭窄モデル(Banding Model)心筋の乳頭筋を摘出し、細胞内Ca2+濃度と張力の同時測定を行った。機能測定後、組織固定を行い、マッソン染色を施行した。得られた染色結果からBanding Modelを線維化のない肥大心筋(Hypertrophy)群と線維化のある肥大心筋(Fibrosis)群に分類した。Hypertrophy群は収縮力が保たれていたが、Fibrosis群は収縮力が有意に減弱していた。右室圧負荷心肥大によって発症する線維化には、中間状態がなく、明確に二相性に分類できるモデルであることが確認された。一方で乳頭筋径と細胞短軸面積はHypertrophy群とFibrosis群で同等であった。Fibrosis群を線維化発症モデルとして網羅的解析をDNAマイクロアレイにて施行した。Fibrosis群とHypertrophy群の間で有意に発現量の差があったのはNCAM1とFGF23であった。qRT-PCRにてNCAM1とFGF23のmRNA発言が有意に増加していることが確認され、線維化特異的因子である可能性が示唆された。心筋を心筋細胞と非心筋細胞に分離培養したところ、FGF23は心筋細胞に有意に発現しており、NCAM1は非心筋細胞に有意に発現していた。そこで非心筋細胞で多くの割合を占める線維芽細胞に対して、培養液中にFGF23を投与した。線維芽細胞はFGF23単独では筋線維芽細胞に分化しなかった。一方で線維芽細胞はTGF-beta投与でも筋線維芽細胞に分化しなかった。FGF23とTGF-betaを同時投与したところ線維芽細胞は筋線維芽細胞に分化した。この結果はFGF23が単独での線維化促進には寄与しておらず、何らかの炎症性刺激に対して協調的に働いて線維化促進に寄与することを示唆する。本研究で新たな心臓線維化発症メカニズムの可能性が明らかになった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Genetic modulation of the SERCA activity does not affect the Ca2+ leak from the cardiac sarcoplasmic reticulum. (2014)
  • Author(s): Morimoto S, Hongo K, Kusakari Y, Komukai K, Kawai M, O-Uchi J, Nakayama H, Asahi M, Otsu K, Yoshimura M, Kurihara S.
  • Journal Title: Cell Calcium. Volume: 55 Issue: 1 Pages: 17-23
  • DOI: 10.1016/j.ceca.2013.10.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Three‐dimensional myocardial scarring along myofibers after coronary ischemia–reperfusion revealed by computerized images of histological assays. (2014)
  • Author(s): Katz MY, Kusakari Y, Aoyagi H, Higa JK., Xiao CY, Abdelkarim AZ, Marh K, Aoyagi T, Rosenzweig A, Lozanoff S, Matsui T.
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 2(7) Issue: 7 Pages: e12072-e12072
  • DOI: 10.14814/phy2.12072
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Depressed Frank-Starling mechanism in the left ventricular muscle of the knock-in mouse model of dilated cardiomyopathy with troponin T deletion mutation ΔK210 (2013)
  • Author(s): Inoue T, Kobirumaki-Shimozawa F, Kagemoto T, Fujii T, Terui T, Kusakari Y, Hongo K, Morimoto S, Ohtsuki I, Hashimoto K, Fukuda N
  • Journal Title: J Mol Cell Cardiol. Volume: 63 Pages: 69-78
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2013.07.001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ビタミンB1の虚血再灌流における心収縮保護効果. (2014)
  • Author(s): 山田祐揮、池上拓、工藤由佳、草刈洋一郎、南沢 享.
  • Organizer: 第131回成医会総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-09 – 2014-10-10
• [Presentation] 高濃度乳酸負荷が心房と心室の収縮性に及ぼす影響の違い. (2014)
  • Author(s): 志村大輔、草刈洋一郎、合田亘人、南沢享
  • Organizer: 心血管膜輸送研究会2014
  • Place of Presentation: 岡崎(愛知)
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [Presentation] 心筋線維化における興奮収縮連関の多階層形態機能解析. (2014)
  • Author(s): 草刈洋一郎
  • Organizer: 26年度 第一回 領域全体会議・研究報告会。
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2014-08-04 – 2014-08-06
• [Presentation] DNA microarray profiling identified cardiac fibrosis-related genes following pressure overloaded hypertrophy. (2014)
  • Author(s): Uesugi K, Nakai G, Kusakari Y, Urashima T, Semba K, Minamisawa S.
  • Organizer: 58th Biophysical society annual meeting.
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
• [Presentation] DNA microarray profiling identified cardiac fibrosis-related genes following pressure overloaded hypertrophy. (2014)
  • Author(s): Kusakari Y, Uesugi K, Nakai G, Shimura D, Urashima T, Kurihara S, Minamisawa S.
  • Organizer: 第91回日本生理学会学術集会.
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Interstitial Myocardial Fibrosis Impairs Excitation Contraction Coupling in Hypertrophied Cardiac Papillary Muscle Induced by Pressure Overload. (2014)
  • Author(s): Kusakari Y, Urashima T, Uesugi K, Nakai G, Shimura D, Kurihara S, Minamisawa S.
  • Organizer: 第78回日本循環器学会学術集会.
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Cardiac fibrosis impairs E-C coupling in hypertrophied cardiac papillary muscle induced by pressure overload. (2013)
  • Author(s): Kusakari Y, Urashima T, Uesugi K, Kurihara S, Minamisawa S.
  • Organizer: ISHR XX1 world congress.
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
• [Presentation] Comprehensive transcription profiling in cardiac hypertrophy with fibrosis. (2013)
  • Author(s): Uesugi K, Kusakari Y, Urashima T, Semba K, Kurihara S, Minamisawa S.
  • Organizer: 新学術領域研究「多階層生体機能学」第二回国際シンポジウム.
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Comprehensive transcription profiling uncovered cardiac fibrosis-related genes following pressure overloaded hypertrophy. (2013)
  • Author(s): Uesugi K, Kusakari Y, Minamisawa S.
  • Organizer: International academiy of cardiovascular sciences, XII Japanese section meeting.
  • Place of Presentation: 東京