心血管系機能日内変動の分子生物学的、遺伝学的メカニズムの解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13877103
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 永井 良三 東京大学, 医学部・附属病院, 教授 (60207975)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森田 啓行 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (60323573) ; 前村 浩二 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (90282649)
• Keywords: 日内変動 / 体内時計 / 心血管系 / 分子生物学 / 遺伝学 / 心筋梗塞 / 血管内皮 / 末梢体内時計

Research Abstract

血圧や心拍数など心血管系機能、あるいは心筋梗塞や冠動脈スパスムなどの疾患の発症時間には、明らかな日内変動が見られるが、その分子メカニズムは未だ解明されていない。最近、体内時計の分子メカニズムが急速に明らかにされ、CLOCK, BMAL1, PERIODなどの転写因子相互のpositive及びnegativeのfeedbackループから形成されていることが明らかになった。本研究は循環器疾患の日内変動が、心臓や血管に内在する体内時計により制御されているという全く新しい着想により遂行した。マウスをlight-darkサイクルで飼育した後、経時的に心臓や血管などの臓器を採取し、体内時計構成因子群の発現が日内変動をもっていることをNorthernブロット法にて確認した。さらに、血管内皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞の培養を行い、個々の培養細胞レベルで体内時計関連遺伝子の発現が概日リズムを呈することが示され、.心血管系を形成する細胞レベルで体内時計の存在が示された。心筋梗塞、不安定狭心症などの急性冠症侯群は早朝に多く発症し、その一因として線溶系抑制因子であるPAI-1の活性が日内変動を呈し、早朝に最高値になることが挙げられている。我々はさらに血管内皮細胞において、我々のクローニングしたCLIFとCLOCKがPAI-1遺伝子発現の日内変動を局所で調節していることを示した。以上の結果より末梢組織にも体内時計が存在し、局所に抽いてPAI-1遺伝子の発現を調節することにより、心筋梗塞発症の日内変動に寄与していることが示唆された。組織固有の日内リズム発生のメカニズムを理解することは、心筋梗塞や冠動脈スパスムなどの病態の理解を深めることにつながる。さらにそれは時間に即した治療法の開発にむすびつけることが期待される。

Research Products

• [Publications] Saiura A, Sata M, Hirata Y, Nagai R, Makuuchi M.: "Circulating smooth muscle progenitor cells contribute to atherosclerosis"Nat Med. 1:4. 382-383 (2000)
• [Publications] Maemura K, Layne MD, Watanabe M, Perrella MA, Nagai R, Lee ME.: "Molecular Mechanisms of Morning Onset of Myocardial Infarction"Ann N Y Acad Sci. 947. 398-402 (2001)
• [Publications] Maemura K, de la Monte SM, Chin MT, Layne MD, Hseeh CM, Yet SF, Perrella MA, Lee ME.: "CLIF, a novel cycle-like factor, regulates the circadian oscillation of plasminogen activator inhibitor-1 gene expression"J Biol Chem. 275:47. 36847-36851 (2000)
• [Publications] Maemura K, Hsieh CM, Jain MK, Fukumoto S, Layne MD, Liu Y, Kourembanas S, Yet SF, Perrella MA, Lee ME.: "Generation of a dominant-negative mutant of endothelial PAS domain protein 1 by deletion of a potent C-terminal transactivation domain"J Biol Chem. 274:44. 31565-31570 (1999)
• [Publications] Morita H, Kurihara H, Yoshida S, Saito Y, Shindo T, Oh-hashi Y, Kurihara Y, Yazaki Y, Nagai R.: "Diet-induced hyperhomocysteinemia exacerbates neointima formation in rat carotid arteries after balloon injury"Circulation. 103:1. 133-139 (2001)
• [Publications] Morita H, Kurihara H, Imai Y, Sugiyama T, Hamada C, Sakai E, Mori M, Nagai R.: "Lack of association between the platelet glycoprotein la C807T gene polymorphism and myocardial infarction in Japanese : An approach entailing melting curve analysis with specific fluorescent hybridization probes"Thromb Heamost. 85. 226-230 (2001)
• [Publications] Morita H, Kurihara H, Yazaki Y, Nagai R.: "An application of melting curve analysis to large-scale genetic analysis in atherosclerotic disease : two linked polymorphisms of glycoprotein la gene and myocardial infarction in Japanese. in "Rapid Cycle Real-Time PCR : methods and applications""Springer Verlag Berlin Heidelberg New York. 480 (2001)