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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Autonomic regulation of cardiac function

Research Project

Project/Area Number 16H05300
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

石川 義弘  横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (40305470)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 奥村 敏  鶴見大学, 歯学部, 教授 (60233475)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords循環器・高血圧 / 生理学 / 薬理学
Outline of Annual Research Achievements

自律神経によって心臓をはじめとする主要器官の機能が制御されている。とりわけ交感神経末端から分泌されるカテコラミンは、心筋膜表面上のアルファないしベータカテコラミン受容体に結合して、G蛋白質を活性化する。活性化されたG蛋白質は下流の酵素活性を制御することにより心機能を強力に制御することが知られている。カテコラミンの標的酵素であるアデニル酸シクラーゼは、細胞内cAMPを産生する。このセカンドメッセンジャーは、古典的にはPKAを活性化させるが、近年では、新規G蛋白調節因子であるEpacが第二の標的因子として注目を集めている。そこで、このEpacの役割を、古典的な第一因子であるPKAと比較しながら、心筋細胞におけるcAMPシグナルネットワークの構成因子として、心機能の調節と心不全発症の観点から、他の液性因子とともに網羅的に検討した。平成28年度の研究では、ベータ受容体刺激と心機能制御に対してアデニル酸シクラーゼの果たす役割を報告すると共に、アデニル酸シクラーゼの阻害剤を使用した知見について論文提出を行った。これまでに心筋細胞に発現する心臓型のサブタイプがどのような共役をしているのかは不明な点が多かったがその重要な一部が解明された。さらにEpac自身が心機能制御に果たす役割についても研究を行った。これらの所見は病態生理を理解するだけでなく、将来の治療法にも役に立つ。本研究によってcAMPシグナルネットワークの心臓における役割を最新の知見として明らかにすることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初我々が想定した内容が実験として執行でき、その結果の解釈は我々の予想とほぼ同様であった。さらに現在進行中の実験についても、大きな困難に直面することなく進んでおりおおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

自律神経によって心臓をはじめとする主要器官の機能が制御されている。とりわけ交感神経末端から分泌されるカテコラミンは、心筋膜表面上のアルファないしベータカテコラミン受容体に結合して、G蛋白質を活性化する。活性化されたG蛋白質は下流の酵素活性を制御することにより心機能を強力に制御することが知られている。カテコラミンの標的酵素であるアデニル酸シクラーゼは、細胞内cAMPを産生する。このセカンドメッセンジャーは、古典的にはPKAを活性化させるが、近年では、新規G蛋白調節因子であるEpacが第二の標的因子として注目を集めている。そこで、このEpacの役割を、古典的な第一因子であるPKAと比較しながら、心筋細胞におけるcAMPシグナルネットワークの構成因子として、心機能の調節と心不全発症の観点から、他の液性因子とともに網羅的に検討した。平成28年度の研究では、ベータ受容体刺激と心機能制御に対してアデニル酸シクラーゼの果たす役割を報告すると共に、アデニル酸シクラーゼの阻害剤を使用した知見について論文提出を行った。これまでに心筋細胞に発現する心臓型のサブタイプがどのような共役をしているのかは不明な点が多かったがその重要な一部が解明された。さらにEpac自身が心機能制御に果たす役割についても研究を行った。これらの所見は病態生理を理解するだけでなく、将来の治療法にも役に立つ。本研究によってcAMPシグナルネットワークの心臓における役割を最新の知見として明らかにすることができた。

  • Research Products

    (44 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 4 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Arterial graft with elastic layer structure grown from cells.2017

    • Author(s)
      Yokoyama U, Tonooka Y, Koretake R, Akimoto T, Gonda Y, Saito J, Umemura M, Fujita T, Sakuma S, Arai F, Kaneko M, and Ishikawa Y
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 7 Pages: 140

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00237-1.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The role of epac in the heart.2017

    • Author(s)
      Fujita T,Umemura M,Yokoyama U,Okumura S,Ishikawa. Y.
    • Journal Title

      Cell. Mol. Life Sci.

      Volume: 74 Pages: 591-606

    • DOI

      10.1007/s00018-016-2336-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic metal complex-conducting copolymer core-shell nanoassemblies for single-drug anticancer platform.2017

    • Author(s)
      Kim J-H, Eguchi H,Umemura M, Sato I, Yamada S, Hoshino Y, Masuda T, Aoki I, Sakurai,YamamotoM, and Ishikawa YK,
    • Journal Title

      NPG Asia Materials.

      Volume: 9 Pages: e367

    • DOI

      10.1038/am.2017.29

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hyperthermia and chemotherapy using Fe(Salen) nanoparticles might impact glioblastoma treatment.2017

    • Author(s)
      Ohtake M, Umemura M, Sato I, Akimoto T, Oda K, Nagasako A, Kim JH, Fujita T, Yokoyama U, Nakayama T, Hoshino Y, Ishiba M, Tokura S, Hara M, Muramoto T, Yamada S, Masuda T, Aoki I, Takemura Y, Murata H, Eguchi H, Kawahara N, Ishikawa Y.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 7 Pages: 42783

    • DOI

      10.1038/srep42783.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pathology and Molecular Mechanisms of Coarctation of the Aorta and its Association with the Ductus Arteriosus.2017

    • Author(s)
      Yokoyama U, Ichikawa Y, Minamisawa S, Ishikawa Y
    • Journal Title

      J Physiol Sci.

      Volume: 67 Pages: 259-270

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0512-x.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heterozygous deletion of sarcolipin maintains normal cardiac function.2016

    • Author(s)
      Shimura D,Kusakari Y,Sasano T,Nakashima Y,Nakai G,Jiao Q,Jin M,Yokota T,Ishikawa Y,Nakano A,Goda N,Minamisawa S.
    • Journal Title

      Am J Physiol Heart Circ Physiol.

      Volume: 310 Pages: H92-H103

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00411.2015.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Use of three-dimensional arterial models to predict the in vivo behavior of nanoparticles for drug delivery.2016

    • Author(s)
      Chetprayoon P,Matsusaki M,Yokoyama U,Tejima T,Ishikawa Y,Akashi M
    • Journal Title

      Angew Chem Int Ed Engl.

      Volume: 55 Pages: 4461-4466

    • DOI

      10.1002/anie.201509752

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous hyperthermia-chemotherapy with controlled drug delivery using single-drug nanoparticles.2016

    • Author(s)
      Sato I, et al.
    • Journal Title

      Scientific Reports.

      Volume: 6 Pages: 24629

    • DOI

      10.1038/srep24629

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Disruption of Epac1 protects the heart from adenylyl cyclase type 5-mediated cardiac dysfunction.2016

    • Author(s)
      Cai W,Fujita T,Hidaka Y,Jin H,Suita K,Prajapati R,Liang C,Umemura M,Yokoyama U,Sato M,Okumura S,Ishikawa Y
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 475 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.04.123

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transient receptor potential cation 3 channel regulates melanoma proliferation and migration.2016

    • Author(s)
      Oda K,Umemura M,Nakakaji R,Tanaka R,Sato I,Nagasako A,Oyamada C,Baljinnyam E,Katsumata M,Xie L,Narikawa M,Yamaguchi Y,Akimoto T,Ohtake M,Fujita T,Yokoyama U,Iwatsubo K,Aihara M and Ishikawa Y
    • Journal Title

      J Physiol Sci.

      Volume: 該当なし Pages: 該当なし

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0480-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Glutamate promotes contraction of the rat ductus arteriosus.2016

    • Author(s)
      Fujita S,Yokoyama U,Ishiwata R,Aoki R,Nagao K,Masukawa D,Umemura M,Fujita T,Iwasaki S,Nishimaki S,Seki K,Ito S,Goshima Y,Asou T,Masuda M,Ishikawa Y.
    • Journal Title

      Circ J.

      Volume: 80 Pages: 2388-2396

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-16-0649

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vidarabine,an anti-herpes virus agent,protects against the development of heart failure with relatively mild side effects on cardiac function in canine model of pacing-induced dilated cardiomyopathy.2016

    • Author(s)
      Nakamura T,Fujita T,Kishimura M,Suita K,Hidaka Y,Cai W,Umemura M,Yokoyama U,Uechi M,Ishikawa Y.
    • Journal Title

      Circ J.

      Volume: 80 Pages: 2496-2505

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-16-0736

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of phosphodiesterase 4 expression in the epac1 signaling-dependent skeletal muscle hypertrophic action of clenbuterol.2016

    • Author(s)
      Ohnuki Y,Umeki D,Mototani Y,Shiozawa K,Nariyama M,Ito A,Kawamura N,Yagisawa Y,Jin H,Cai W,Suita K,Saeki Y,Fujita T,Ishikawa Y,Okumura S.
    • Journal Title

      Physiological reports.

      Volume: 4 Pages: e12791

    • DOI

      10.14814/phy2.12791.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Epac activation inhibits IL-6-induced cardiac myocyte dysfunction.2016

    • Author(s)
      Jin H,Fujita T,Jin M,Kurotani R,Hidaka Y,Cai W,Suita K,Prajapati R,Liang C,Ohnuki Y,Mototani Y,Umemura M,Yokoyama U,Sato M,Okumura S,Ishikawa Y.
    • Journal Title

      J Physiol Sci.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0509-5,2016.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 心筋細胞の生存維持におけるTCTPの役割.2017

    • Author(s)
      藤田 孝之,蔡 文倩,日高 祐子,金 慧玲,プラジャパティ ラジェッシュ,梁 宸,他
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会.
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(愛知県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] The function of Transient Receptor Potential Canonical 3 (TRPC3) Channel in cell proliferation.2017

    • Author(s)
      Umemura M, Oda K, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(愛知県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] Human gene analysis identified tissue plasminogen activator as a mediator of disrupting the internal elastic lamina in the ductus arteriosus.2017

    • Author(s)
      Saito J, Yokoyama U, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(愛知県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] 心臓型アデニル酸シクラーゼの阻害は心機能.2017

    • Author(s)
      吹田 憲治,藤田 孝之,奥村 敏,石川 義弘.
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会.
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(愛知県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] An EP4 antagonist has inhibitory and therapeutic effects on mouse models of abdominal antagonist has inhibitory and therapeutic effects on mouse models of abdominal aortic aneurysm.2017

    • Author(s)
      Al Mamun, Yokoyama U, Ishiwata R, Isono O, Nagabukuro H, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(愛知県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] In vitro fabrication of functional arterial graft by supraphysiological hydrostatic pressurization.2017

    • Author(s)
      Yokoyama U, Saito J, Sakuma S, Arai F, Kaneko M, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 81th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society.
    • Place of Presentation
      金沢県立音楽堂他(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] ON-CHIP CELL GYM.2017

    • Author(s)
      Horade M, Kaneko M, Tsai CHD, Ito H, Higashino N, Akai T, Yokoyama U, Ishikawa Y, Sakuma S, Arai F.
    • Organizer
      The 30th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems.
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA
    • Year and Date
      2017-01-22 – 2017-01-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transient receptor potential cation channel 3 (TRPC3) regulates tumor proliferation and migration of BRAF wild type human malignant melanoma.2016

    • Author(s)
      Oda K,et al.
    • Organizer
      日本研究皮膚科学会,第41回年次学術大会・総会.
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-12-09 – 2016-12-11
  • [Presentation] Fibulin-1 は平滑筋細胞遊走を介して動脈管内膜肥厚を誘導する.2016

    • Author(s)
      伊藤智子,横山詩子,益田宗孝,麻生俊英,石川義弘.
    • Organizer
      第61回日本新生児成育医学会学術集会.
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-12-01 – 2016-12-03
  • [Presentation] EP4 signaling in smooth muscle cells attracts inflammatory immune responses in the aorta.2016

    • Author(s)
      Ishiwata R, Yokoyama U, Ichikawa Y, Kurotaki D, Yasuda S, Goda M, Suzuki S, Masuda M, Tamura T, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 89th Scientific Session, American Heart Association (AHA).
    • Place of Presentation
      New Orleans,USA
    • Year and Date
      2016-11-12 – 2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Human Gene Profiling Reveals contribution of Tissue Plasminogen Activator to Intimal Thickening of the Ductus Arteriosus.2016

    • Author(s)
      Saito J, Yokoyama U, Masuda M, Asou T, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 89th Scientific Session, American Heart Association (AHA)
    • Place of Presentation
      New Orleans,USA
    • Year and Date
      2016-11-12 – 2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fibulin-1 plays a role in smooth muscle cell migration and intimal thickening in the ductus arteriosus.2016

    • Author(s)
      Ito S, Yokoyama U, Yanai C, Masuda M, Asou T, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 89th Scientific Session, American Heart Association (AHA).
    • Place of Presentation
      New Orleans,USA
    • Year and Date
      2016-11-12 – 2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 組織型プラスミノーゲン活性化因子による動脈管内弾性板の分解.2016

    • Author(s)
      齋藤純一, 横山詩子, 石川義弘
    • Organizer
      第15回日本心臓血管発生研究会.
    • Place of Presentation
      国立循環器病研究センター(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-10-14 – 2016-10-15
  • [Presentation] PGE2-EP4シグナルはfibulin-1を介して動脈管平滑筋遊走を促進する.2016

    • Author(s)
      伊藤智子, 横山詩子, 石川義弘
    • Organizer
      第15回日本心臓血管発生研究会.
    • Place of Presentation
      国立循環器病研究センター(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-10-14 – 2016-10-15
  • [Presentation] Anticancer Nanomagnet-loaded Smart Nano-Ensembles for Magneto-Drug Delivery,MRI,and Hyperthermal Cancer Targeting.2016

    • Author(s)
      Kim JH,Eguchi H,Umemura M,Ishikawa Y.
    • Organizer
      Asian Nano
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-10-10 – 2016-10-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An application of a novel intrinsic magnetized paclitaxel for oral cancer.2016

    • Author(s)
      Nakakaji R, Umemura M, Ohtake M, Oda K, Kioi M, Eguchi H, Tohnai I, Ishikawa Y.
    • Organizer
      第75回日本癌学会学術大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-06 – 2016-10-08
  • [Presentation] 神経膠芽腫に対する有機磁性体化合物を用いた化学温熱同時療法.2016

    • Author(s)
      大竹 誠、梅村 将就、秋本 大輔、江口 晴樹、石川 義弘、川原 信隆.
    • Organizer
      第75回日本脳神経外科学術集会総会.
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡サンパレス、マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      2016-09-29 – 2016-10-01
  • [Presentation] Exchange protein activated by cyclic AMP 1 (Epac1) promotes bFGF-induced arterial smooth muscle cell migration.2016

    • Author(s)
      Kato Y, Yokoyama U, Kubota T, Ishikawa Y.
    • Organizer
      The 32nd World Congress of Biomedical Laboratory Science.
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-08-31 – 2016-09-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functional arterial graft fabricated from pressurized cell-layers2016

    • Author(s)
      Ishikawa Y, Akimoto T, Saito J, Gonda Y, Sakuma S, Arai F, Kaneko M, Yokoyama U.
    • Organizer
      European Society of Cardiology.
    • Place of Presentation
      Rome, Italy
    • Year and Date
      2016-08-27 – 2016-08-31
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TCTP down-regulation-induced cardiac cell death through BNIP3 may be a pivotal mechanism of Doxorubicin-induced heart failure.2016

    • Author(s)
      Cai W,Fujita T,Hidaka Y,Jin H,Suita K,Hasegawa N,Kubota K,Liang C,Ishikawa Y.
    • Organizer
      European Society of Cardiology.
    • Place of Presentation
      Rome, Italy
    • Year and Date
      2016-08-27 – 2016-08-31
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト動脈管における内膜肥厚部の遺伝子プロファイリング.2016

    • Author(s)
      齋藤純一,横山詩子,麻生俊英,石川義弘.
    • Organizer
      第52回日本周産期・新生児医学会学術集会.
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      2016-07-16 – 2016-07-18
  • [Presentation] In-vitro fabrication of scaffold-free arterial grafts by periodic hydrodynamic pressurization.2016

    • Author(s)
      Yokoyama U, Tonooka Y, Koretake R, Akimoto T, Sakuma S, Kaneko M, Ishikawa Y.
    • Organizer
      International and Interdisciplinary Symposium 2016 “Towards a New Era of Cardiovascular Research.
    • Place of Presentation
      東京医科歯科大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2016-07-11 – 2016-07-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 平滑筋細胞におけるPGE2-EP4シグナルは腹部大動脈瘤の発症を促す.2016

    • Author(s)
      石渡 遼,横山詩子,市川泰弘,黒滝大翼,田村智彦,石川義弘.
    • Organizer
      第37回日本循環制御医学会総会
    • Place of Presentation
      ステーションコンファレンス東京(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-07 – 2016-07-08
  • [Presentation] キソルビシン誘発心不全発症における,p53を介したtranslationally controlled tumor protein(TCTP)発現抑制の役割.2016

    • Author(s)
      蔡 文倩,藤田孝之,日高祐子,金 慧玲,Rajesh Prajapati,梁  宸,石川義弘
    • Organizer
      第37回循環制御医学会総会.
    • Place of Presentation
      ステーションコンファレンス東京(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-07 – 2016-07-08
  • [Presentation] The role of Epac in the development of atrial fibrillation in mice.2016

    • Author(s)
      Rajesh Prajapati,藤田孝之,蔡 文倩,吹田憲治,長谷川希望,金 慧玲,梁  晨,日高祐子,石川義弘.
    • Organizer
      第37回日本循環制御医学会総会.
    • Place of Presentation
      ステーションコンファレンス東京(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-07 – 2016-07-08
  • [Presentation] 敗血症性心不全における心機能低下に対するEpac1の保護的役割.2016

    • Author(s)
      金 慧玲,藤田孝之,金 美花,蔡 文倩,日高祐子,吹田憲治,Rajesh Prajapati,梁  晨,奥村 敏,石川義弘 .
    • Organizer
      第37回日本循環制御医学会総会.
    • Place of Presentation
      ステーションコンファレンス東京(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-07 – 2016-07-08
  • [Presentation] The behavior of cells during Cell Exercise.2016

    • Author(s)
      Higashino N, Kaneko M, Yokoyama U, Ishikawa Y.
    • Organizer
      ROBOMECH2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [Remarks] http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~seiri1/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 磁性高分子ミセル2016

    • Inventor(s)
      J-H Kim, Ishikawa Y, Umemura M
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人横浜市立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      JP Patent 2016-103660
    • Filing Date
      2016-06-24
  • [Patent(Industrial Property Rights)] がん治療装置2016

    • Inventor(s)
      石川義弘、梅村将就、秋本大輔
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人横浜市立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2016-228164
    • Filing Date
      2016-11-24

URL: 

Published: 2018-01-16  

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