心筋症に関与するミトコンドリア遺伝子変異の解明

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07670142
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 早川 美佳 名古屋大学, 医学部, 助教授 (10238090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小澤 高将 名古屋大学, 医学部, 教授 (80022771)
• Keywords: 心筋症 / ミトコンドリア遺伝子 / 点変異 / 欠失 / 組織酸素化 / アポトーシス

Research Abstract

我々の研究により、心筋症のかなりの部分がミトコンドリア(mt)DNA変異に基づくmt心筋症であることが明らかとなった。患者の卵細胞由来の点変異は構造遺伝子上のmit^-変異と蛋白合成に関わる遺伝子上のsyn^-変異が知られているが、心筋症を含むmt病患者についてその累積生存率を計算し、syn^-変異がmit^-変異に比し重篤な症状を発現することを証明した。さらに、syn^-変異1つとmit^-変異2つをもち7歳で心臓移植を受けた症例と、同じsyn^-変異1つとmit^-変異1つをもち20歳で死亡した症例との比較から、点変異の効果が相乗的であることを明らかにした。また、心筋症患者においても高齢者と同様の心筋mtDNAの断片化が認められ、複製開始点を欠くminicircleが多数検出された。このmtDNA minicircleは、若年健常者の心筋においても認められた。Chanceによって開発された光ダイオードを用いた近赤外二波長光度計で、健常者・高齢者およびmt病患者の運動時における筋肉組織酸素濃度を非侵襲的に測定したところ、高齢者およびmt病患者において著明な組織の酸素化が証明された。組織酸素化のin vitroモデルとして、ヒト培養細胞を2日間高濃度酸素に暴露したところ、アポトーシスにより細胞は4〜5日で全て死滅し、酸素暴露後3日でmtDNAは187種の欠失によって著明に断裂していた。一方、mtDNAが欠落したp^0細胞は酸素暴露の影響を受けず、mtDNAの断片化が酸素ストレスによるアポトーシスの主因であることが証明された。心筋症を含むmt病患者の組織において酸素化によるアポトーシスが進行していると考えられる。

Research Products

• [Publications] T.Ozawa: "Mitochondrial DNA mutations and survival rate." Lancet. 345. 189 (1995)
• [Publications] T.Ozawa: "Genotype and phenotype of severe mitochondrial cardiomyopathy:A recipient of heart transplantation and the genetic control." Biochem.Biophys.Res.Commun.207. 613-620 (1995)
• [Publications] M.Yoneda: "Oxygen stress induces an apoptotic cell death associated with fragmentation of with fragmentation of with fragmentation of mitochondrial genome." Biochem.Biophys.Res.Commun.209. 723-729 (1995)
• [Publications] T.Ishizaki: "Increased nitric oxide biosynthesis in leukotoxin,9,10-epoxy-12-octadecenoate injured lung" Biochem.Biophys.Res.Commun.210. 133-137 (1995)
• [Publications] S.Sugiyama: "Approaches that mitigate doxorubicin-induced delayed adverse effects on mitochondrial function in rat hearts;liposome-encapsulaed doxorubicin or combination therapy with antioxidant." Biochem.Mol.Biol.Int.36. 1001-1007 (1995)
• [Publications] M.Hayakawa: "Mitochondrial DNA minicircles,lacking replication origins,exist in the cardiac muscle of a young normal subject." Biochem.Biophys.Res.Commun.215. 952-960 (1995)
• [Publications] T.Sakai: "Leukotoxin,9,10-epoxy-12-octadecenoate inhibits mitochondrial respiration of isolated perfused rat lung" Am.J.Physiol.269. L326-L331 (1995)
• [Publications] T.Ishizaki: "Endothelin 1 potentiates leukotoxin-induced edematous lung injury" J.Appl.Physiol.79. 1106-1111 (1995)
• [Publications] T.Ozawa: "Extensive tissue oxygenation associated with mitochondrial DNA mutations." Biochem.Biophys.Res.Commun.213. 432-438 (1995)
• [Publications] 早川美佳: "フリーラジカルとミトコンドリアDNA変異" 過酸化脂質研究. 18. 166-170 (1995)
• [Publications] K.Yamada: "Early appearance of age-associated deterioration in mitochondrial function of diaphragm and heart in rats treated with doxorubicin" Exp.Gerontol.(in press).
• [Publications] T.Sakai: "The effect of leukotoxin,9,10-epoxy-12-octadecenoate on mitochondrial respiration of isolated perfused rat lung" Am.J.Respir.Cell Mol.Biol.(in press).
• [Publications] 早川美佳: "ミトコンドリア脳筋症におけるミトコンドリアDNA活性酸素障害" 過酸化脂質研究. (印刷中).
• [Publications] 早川美佳: "活性酸素とミトコンドリアDNA損傷" 過酸化脂質研究. (印刷中).
• [Publications] 早川美佳: "酸素毒性とミトコンドリア" 最新医学. (印刷中).
• [Publications] 早川美佳: "DNA損傷とフリーラジカル" バイオクリニカ. (印刷中).
• [Publications] 早川美佳: "循環器用語解説集" ミトコンドリア遺伝子異常と心筋症, 14-15 (1995)
• [Publications] M.Tanaka: "Methods in Enzymology" Automated Sequencing of mtDNA(in press),
• [Publications] T.Ozawa: "Mechanisms and therapy of heart failure" Mitochondiral DNA mutations and heart failure(in press),
• [Publications] K.Kosaka: "Mechanisms and therapy of heart failure" Involvement of leukotoxin in pathogenesis of patients with extensive burns(in press),
• [Publications] 早川美佳: "心筋の構造と代謝-1994" ミトコンドリア心筋症に関わるミトコンドリア遺伝子の断裂(印刷中),