STAT3/Pimキナーゼ系を介した新規心筋保護シグナルの解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08232
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 前田 真貴子 大阪大学, 薬学研究科, 招聘教員 (70461168)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤尾 慈 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (20359839)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 心筋細胞 / 心筋保護シグナル / Il-6ファミリーサイトカイン / Pim-1 / STAT3

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の心筋細胞は、生直後に増殖能を大きく失うことから、心筋組織の恒常性維持には心筋保護シグナルが重要であると考えられている。心筋保護において、IL-6ファミリ―サイトカインが心筋細胞死の抑制及び心筋組織内の血管新生の亢進を介して寄与こと、並びに心筋保護シグナルを伝達する上でSTAT3シグナルが重要であることを我々は、これまでに報告してきた。これらの基礎研究の成果を基に、IL-6ファミリーサイトカインの一つであるIL-11を用いて、急性心筋梗塞に対する心筋保護治療に関する臨床試験を現在実施している。
近年、がん細胞や心筋細胞などにおいて、STAT3/Pim-1シグナル経路による細胞保護作用の重要性が注目されていることから、我々は心筋細胞におけるPim-1キナーゼの基質を探索することとした。
がん細胞において、eIF4A阻害剤であるシルベストロールが、がん原遺伝子の発現低下を介し、抗がん作用を示すことが報告されていることより、eIF4ファミリーの細胞保護効果が示唆されている。また、eIF4ファミリーの一つであるeIF4Bの活性化にはPim-1が関与することより、本研究において、心筋におけるSTAT3/Pim-1/ eIF4Bシグナルの意義を解明することとした。
最初に、マウス心筋梗塞モデルにおいて、Pim-1活性と eIF4Bのリン酸化が相関することを確認した後に、eIF4Bの標的因子をデータベースで探索した。その結果、N-cadherinに着目し、心筋における、IL-11によるSTAT3/Pim-1/ eIF4B/N-cadherinシグナルの意義を解明すべく研究を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成27年度に同定した翻訳開始因子であるeIF4Bの心筋細胞における意義の解明を行うため、以下の項目について確認した。
1.心筋梗塞後モデルマウスの心筋組織において、Pim-1の活性とeIF4Bのリン酸化は相関すること、　　2.eIF4ファミリーの標的分子をデータベース上で検索し、N-cadherinに着目し、培養心筋細胞において、IL-11刺激が、STAT3/Pim-1を介してN-cadherinの発現を誘導すること、　　3.培養心筋細胞において、IL-11誘導性のN-cadherinの発現上昇は、eIF4Bをノックダウンによって抑制されること、　　4.培養心筋細胞において、Pim-1誘導性のN-cadherinの発現上昇は、eIF4Bをノックダウンによって抑制されること、　　5.培養心筋細胞において、IL-11による細胞生存促進効果は、N-cadherinのノックダウンによって抑制されること。

以上の成果より、IL-11による心筋細胞保護効果は、STAT3/Pim-1/elF4B pathwayによる翻訳を介した遺伝子発現制御の重要性が示唆された。

Strategy for Future Research Activity

STAT3/Pim-1キナーゼ系による心筋細胞保護効果について、STAT3/Pim-1/elF4B pathwayを介する翻訳開始因子の上昇の生体内意義をin vivoにおいて検討する。
更に、N-cadherin以外の分子についても検討を行い、STAT3/Pim-1キナーゼ系の心筋におけるシグナルの解明を行う。

Research Products

• [Journal Article] Phospholamban Inhibition by a Single Dose of Locked Nucleic Acid Antisense Oligonucleotide Improves Cardiac Contractility in Pressure Overload-Induced Systolic Dysfunction in Mice. (2017)
  • Author(s): Morihara H, Yamamoto T, Oiwa H, Tonegawa K, Tsuchiyama D, Kawakatsu I, Obana M, Maeda M, Mohri T, Obika S, Fujio Y, Nakayama H.
  • Journal Title: J Cardiovasc Pharmacol Ther Volume: 22(3) Pages: 273-282
  • DOI: 10.1177/1074248416676392
• [Journal Article] Caveolae-specific activation loop between CaMKII and L-type Ca2+ channel aggravates cardiac hypertrophy in α1 adrenergic stimulation. (2017)
  • Author(s): Tonegawa K, Otsuka W, Kumagai S, Matsunami S, Hayamizu N, Tanaka S, Moriwaki K, Obana M, Maeda M, Asahi M, Kiyonari H, Fujio Y, Nakayama H.
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol. Volume: 312（3） Pages: H501-H514
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00601.2016
• [Journal Article] Four cases of investigational therapy with interleukin-11 against acute myocardial infarction. (2016)
  • Author(s): Nakagawa M, Owada Y, Izumi Y, Nonin S, Sugioka K, Nakatani D, Iwata S, Mizutani K, Nishimura S, Ito A, Fujita S, Daimon T, Sawa Y, Asakura M, Maeda M, Fujio Y, Yoshiyama M.
  • Journal Title: Heart Vessels. Volume: 31(9) Pages: 1574-1578
  • DOI: 10.1007/s00380-015-0788-4.
• [Journal Article] Moesin is activated in cardiomyocytes in experimental autoimmune myocarditis and mediates cytoskeletal reorganization with protrusion formation. (2016)
  • Author(s): Miyawaki A, Mitsuhara Y, Orimoto A, Nakayasu Y, Tsunoda S, Obana M, Maeda M, Nakayama H, Yoshioka Y, Tsutsumi Y, Fujio Y.
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol. Volume: 1:311(2) Pages: H476-486.
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00180.2016.
• [Presentation] 急性心筋梗塞に対するヒトIL-11製剤を用いた心筋保護治療（Interleukin-11 therapy for cardioprotection against acute myocardial infarction) (2017)
  • Author(s): 藤尾慈、前田真貴子、大門貴志、中谷大作、杉岡憲一、岩田真一、澤芳樹、朝倉正紀、泉康雄、葭山稔
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-15
• [Presentation] eIF4Bは、Pim-1キナーゼの下流における心筋細胞保護因子である (2017)
  • Author(s): 横山由加里 松本浩太朗 木下真希 尾花理徳 前田真貴子 中山博之 藤尾慈
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-15
• [Presentation] RORγtのヘテロ欠損は心筋梗塞後の心筋リモデリングを悪化させる（RORγt heterozygous deficiency aggravates cardiac remodeling after myocardial infarction） (2017)
  • Author(s): Enomoto D, Obana M, Matsumoto K, Maeda M, Nakayama H, Fujio Y.
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-15
• [Presentation] Moesinは実験的自己免疫性心筋炎モデルにおいて活性化し、仮足形成を伴う組織修復に関与する(Moesin is activated in cardiomyocytes in experimental autoimmune myocarditis and mediates tissue restoration with protrusion formation) (2017)
  • Author(s): Yusuke Mitsuhara, Akimitsu Miyawaki, Aya Orimoto, Yusuke Nakayasu, Shin-ichi Tsunoda, Masanori Obana, Makiko Maeda, Hiroyuki Nakayama, Yasuo Yoshioka, Yasuo Tsutsumi, Yasushi Fujio
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-15
• [Presentation] Heterozygous ablation of RORγt gene deteriorates adverse cardiac remodeling after myocardial infarction (2016)
  • Author(s): Daichi Enomoto, Masanori Obana, Kotaro Matsumoto, Yasushi Sakata, Makiko Maeda, Hiroyuki Nakayama, Yasushi Fujio
  • Organizer: American Heart Association Scientific Session 2016
  • Place of Presentation: New Orleans.USA
  • Year and Date: 2016-11-15 – 2016-11-15
• [Presentation] Adult mammalian hearts restore intrinsic regenerative capacity through signal transducer and activator of transcription 3 in the resolution phase of myocarditis. (2016)
  • Author(s): Akimitsu Miyawaki, Masanori Obana, Yusuke Mitsuhara, Aya Orimoto, Yusuke Nakayasu, Tomomi Yamashita, So-ichiro Fukada, Makiko Maeda, Yasushi Sakata, Hiroyuki Nakayama, Yasushi Fujio
  • Organizer: American Heart Association Scientific Session 2016
  • Place of Presentation: New Orleans.USA
  • Year and Date: 2016-11-13 – 2016-11-13