加齢に伴うミトコンドリアDNA変異

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04670141
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 早川 美佳 名古屋大学, 医学部, 助手 (10238090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小澤 高將 名古屋大学, 医学部, 教授 (80022771)
• Keywords: ミトコンドリアDNA / 8-Hydroxy-deoxyguanosine / 遺伝子欠失 / 活性酸素障害 / 筋力低下 / 加齢現象

Research Abstract

1.加齢に伴うヒト心筋ミトコンドリアDNA(mtDNA)変異;若年者から高齢者までのヒト剖検心筋よりmtDNAを抽出し、ミクロ高速液体クロマトグラフィー/質量分析計(microHPLC/MS)システムにて8-hydroxy-deoxyguanosine(8-OH-dG)の定量を行った。同時に、kineticPCR法にて遺伝子欠失を定量した。その結果、8-OH-dG量は加齢と共に指数関数的に増加し[log(8-OH-dG,%)=-3.79+0.0400x age,r=0.85,P<0.01]、97歳で1.5%に達した。7.4kilo base欠失をもつmtDNAの比率も増加を示し[log(deleted mtDNA,%)=-3.59+0.0444x age,r=0.83,P<0.01]、97歳で7.0%に達した。さらに、8-OH-dG量と欠失mtDNAの比率との間には強い相関が認められた(r=0.92)。
2.加齢に伴うミトコンドリア呼吸鎖活性の低下;ラットおよびイヌの実験より、加齢に伴う呼吸鎖活性低下は、臓器ごとに大きく異なることが明らかとなった.すなわち、構隔膜筋・大腰筋等の骨格筋は、比較的若年から低下を示すが、心筋はかなり高齢にならないと低下しない。一方、肝臓では全く低下を認めない。
3.ミトコンドリア病動物モデルにおけるmtDNA変異;ミトコンドリア病を引き起こすことが報告されたAIDS治療薬のAZT、あるいは、肉の加熱処理由来の発癌物質2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridineを投与し、ミトコンドリア病モデルを作成した。各臓器のミトコンドリア呼吸鎖活性測定、mtDNAを抽出しての8-OH-dGの定量、遺伝子欠失の検出を試みた。その結果、どちらのモデルにおいても、8-OH-dGと欠失の蓄積、ミトコンドリア呼吸鎖複合体Iの活性低下が認められた。

Research Products

• [Publications] W.Sato: "Deletion of mitochondrial DNA in a patient with conduction block" Am.Heart J.125. 550-552 (1993)
• [Publications] M.Hayakawa: "Age-associated Damage in Mitochondrial DNA in Human Hearts" Mol.Cell.Biochem.119. 95-103 (1993)
• [Publications] M.Hayakawa: "Age-associated damage in mitochondrial function in rat hearts" Exp Gerontol. 28. 269-280 (1993)
• [Publications] T.Sano: "Molecular and Genetic Analyses of Two Patients with Pearson's Marrow-Pancreas Svndrome" Pediatr Res. 34. 105-110 (1993)
• [Publications] S.Sugiyama: "Detrimental Effects of 2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine,a Mutagenic Agent,on Mitochondrial Respiration among Various Rat Tissues" Biochem.Mol.Biol.30. 797-805 (1993)
• [Publications] S.Sugiyama: "Changes in Skeletal Muscle,Heart and Liver Mitochondrial Electron Transport Activities in Rats and Dogs of Various Ages" Biochem.Mol.Biol.30. 937-944 (1993)
• [Publications] Y.Hanaki: "Coenzyme Q_<10> and Coronary Artery Disease" Clin Investig. 71(suppl). 112-115 (1993)
• [Publications] Y.Mizuno: "Advances in Neurology Vol.60 Parkinson's Disease From Basic Research to Theatment" Raven Press,New York, 282-287 (1993)
• [Publications] N.Hattori: "Advances in Neurology Vol.60 Parkinson's Disease From Basic Research to Theatment" Raven Press,New York, 292-296 (1993)
• [Publications] K.Hattori: "The Cardiomyopathic Heart" Raven Press,New York, 313-321 (1993)
• [Publications] S Sugiyama: "The Cardiomyopathic Heart" Raven Press New York, 439-448 (1993)