ERK5を介した内皮間葉転換抑制機構の解明と動脈硬化性疾患予防への応用

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08549
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 石澤 有紀 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学系), 助教 (40610192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 康将 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学系), 准教授 (60432754) ; 今西 正樹 徳島大学, 病院, 助教 (00734344)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 血管内皮細胞 / 動脈硬化性疾患 / 一酸化窒素合成酵素 / スタチン / ERK5 / 内皮間葉転換

Outline of Annual Research Achievements

当研究課題では、動脈硬化性疾患におけるERK5の関与とERK5を介したエピゲノム修飾の関与を明らかにすることを目的としている。内皮間葉転換（EndMT）では内皮細胞マーカー分子の発現が低下し、通常はエピゲノム修飾等によって発現が抑制されている間葉系細胞マーカー蛋白の発現が上昇し、心血管疾患を誘導している可能性が示唆されている。我々の予備実験において、一酸化窒素（NO）合成酵素（NOS）阻害剤であるL-NAMEを投与することによって内皮障害を惹起したマウスにおいて、大動脈血管内膜における内皮細胞マーカーであるVE-カドヘリン蛋白発現の低下が観察されている。今回、培養ヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）を用いた検討から、NO供与体の添加によりVE-カドヘリンの発現が上昇し、逆にNO消去剤で減少することを見出した。このことから、NO産生が内皮マーカーであるVE-カドヘリン発現、すなわちEndMT誘導に関与する可能性が示唆された。申請者らはこれまでにピタバスタチンが血管内皮細胞においてERK5の活性化を介してeNOSの発現を増加させることを報告しているが、同様にVE-カドヘリン発現も増加させ得ることが観察された。ピタバスタチンはマウスにおいてL-NAMEによって惹起された血管障害を改善するが、これにはERK5の活性化を介したEndMTの抑制が関与することが示唆された。さらに申請者らは、玉ねぎなどに豊富に含まれるポリフェノールの一種であるケルセチン誘導体がHUVECにおいてERK5を活性化することを明らかにした。ケルセチンもピタバスタチンと同様にマウスにおいて血管保護効果を示した。そこで現在はERK5内皮特異的欠損マウスに対するL-NAME投与とピタバスタチンあるいはケルセチンの効果について解析を行なっているところである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

現在のところ野生型マウス及び培養細胞を用いて検討を行ってきた。内皮障害を伴う動脈硬化性疾患モデルマウスにおいてEndMTが誘導されている可能性を見出し、ピタバスタチンあるいはケルセチンといったERK5を活性化させる薬物が内皮細胞マーカーの発現増加を介してマウスの血管障害を改善する可能性が示された。さらなる検討に向けて現在内皮細胞特異的ERK5欠損マウスの作成が完了しつつあり、今後は当マウスを用いて検討を行う予定である。また、これらの薬剤や食品由来因子がエピゲノム修飾に変化をきたすか否かを検討するため、HUVECゲノムDNAのメチル化パターン解析を試みている。動物実験と培養細胞を用いたin vitroの検討を並行して進めていることから、概ね順調に進んでいると言える。

Strategy for Future Research Activity

これまでに野生型マウスで観察された内皮細胞マーカーの発現低下が、ERK5内皮特異的欠損マウスで見られるか否かを検討する。さらに、ピタバスタチン、ケルセチンなどの投与によって見られたL-NAME誘導性の心血管障害の改善が、ERK5欠損マウスにおいてキャンセルされるか否かについて検討する。ERK5欠損下で効果が消失すれば、内皮細胞におけるERK5の活性化が、ピタバスタチンやケルセチンによる血管保護効果、またはEndMT抑制に関与することが示される。また、エピゲノム修飾関連蛋白の活性化及び発現を、野生型マウス、遺伝子改変マウスの大動脈を用いて検討する。大動脈組織全体から抽出された蛋白やmRNAには内皮細胞のみならず血管平滑筋や線維芽細胞由来のものが混在し、内皮細胞特異的な変化を観察するのは非常に困難である。したがって、En face染色を行うことによって血管内腔から直接免疫染色を行い観察することによって、内膜での変化を捉えたいと試みている。
培養細胞を用いた検討では、引き続きDNAメチル化パターンに対するこれら薬剤の効果を次世代シークエンサーを用いて解析する。また、アセチル化酵素阻害剤を用いて薬理学的にEndMTにおけるエピゲノム就職の関与を明らかにする。

Causes of Carryover

旅費が当初予定より該当金額分削減されたため、次年度使用額として繰り越すこととなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度繰越分については、次年度「その他」の経費として英文校正費として使用する。

Research Products

• [Journal Article] Iron suppresses erythropoietin expression via oxidative stress-dependent hypoxia-inducible factor-2 alpha inactivation. (2017)
  • Author(s): Keisuke Oshima, Yasumasa Ikeda, Yuya Horinouchi, Hiroaki Watanabe, Hirofumi Hamano, Yoshitaka Kihira, Seiji Kishi, Yuki Izawa-Ishizawa, Licht Miyamoto, Tasuku Hirayama, Hideko Nagasawa, Keisuke Ishizawa, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki
  • Journal Title: Laboratory Investigation volume Volume: 97 Pages: 555-566
  • DOI: 10.1038/labinvest.2017.11.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topical application of nitrosonifedipine, a novel radical scavenger, ameliorates ischemic skin flap necrosis in a mouse model. (2017)
  • Author(s): Yutaka Fukunaga, Yuki Izawa-Ishizawa, Yuya Horinouchi, Eriko Sairyo, Yasumasa Ikeda, Keisuke Ishizawa, Koichiro Tsuchiya, Yoshiro Abe, Ichiro Hashimoto, Toshiaki Tamaki.
  • Journal Title: Wound Repair and Regeneration Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/wrr.12510.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Iron-induced skeletal muscle atrophy involves an Akt-forkhead box E3 ubiquitin ligase-dependent pathway (2016)
  • Author(s): Yasumasa Ikeda, Mizuki Imao, Akiho Satoh, Hiroaki Watanabe, Hirofumi Hamano, Yuya Horinouchi, Yuki Izawa-Ishizawa, Yoshitaka Kihira, Licht Miyamoto, Keisuke Ishizawa, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki.
  • Journal Title: Journal of Trace Elements in Medicine and Biology Volume: 35 Pages: 66-76
  • DOI: 10.1016/j.jtemb.2016.01.011.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ケルセチンの内皮保護作用を介したマウス大動脈解離発症に対する効果 (2017)
  • Author(s): 石澤有紀、細岡真由子、斎藤尚子、今西正樹、堀ノ内裕也、座間味義人、武智研志、池田康将、土屋浩一郎、石澤啓介、玉置俊晃
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-17
• [Presentation] ケルセチンによるマウス大動脈解離発症予防効果の検討 (2017)
  • Author(s): 石澤有紀、細岡真由子、斎藤尚子、鍵本優有、今西正樹、座間味義人、堀ノ内裕也、池田康将、土屋浩一郎、石澤啓介、玉置俊晃
  • Organizer: 第46回日本心脈管作動物質学会
  • Place of Presentation: 琉球大学（沖縄県中頭郡）
  • Year and Date: 2017-02-10 – 2017-02-11
• [Presentation] Angiotensin II誘発性血管リモデリングに対するfebuxostatの効果 (2017)
  • Author(s): 今西正樹、田中恭平、生藤来希、座間味義人、武智研志、堀ノ内裕也、石澤有紀、池田康将、藤野裕道、土屋浩一郎、玉置俊晃、石澤啓介
  • Organizer: 第46回日本心脈管作動物質学会
  • Place of Presentation: 琉球大学（沖縄県中頭郡）
  • Year and Date: 2017-02-10 – 2017-02-11
• [Presentation] ニトロソニフェジピンは虚血性皮弁モデルにおいて皮弁壊死を抑制する (2016)
  • Author(s): 石澤有紀、福永豊、西良恵理子、今西正樹、堀ノ内裕也、池田康将、座間味義人、武智研志、石澤啓介、土屋浩一郎、橋本一郎、玉置俊晃
  • Organizer: 第26回日本循環薬理学会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県松本市）
  • Year and Date: 2016-12-02
• [Presentation] Quercetin による血管内皮細胞保護効果の検討 (2016)
  • Author(s): 細岡 真由子, 石澤有紀、斎藤尚子、今西正樹、座間味義人、宮本理人、堀ノ内裕也、池田康将、石澤啓介、玉置俊晃、土屋浩一郎
  • Organizer: 第130回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-11-19
• [Presentation] Disruption of hypoxia-inducible factor-1a deteriorates renal ischemia-reperfusion injury through dysregulation of Kv2.2-induced apoptosis in tubules. (2016)
  • Author(s): Kazuma Ota, Yoshitaka Kihira, Reina Kishibuchi, Yuki Izawa-Ishizawa, Yuya Horinouchi, Yasumasa Ikeda, Toshiaki Tamaki
  • Organizer: ASN KIDNEY WEEK 2016
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ）
  • Year and Date: 2016-11-17 – 2016-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Topical Application of Nitrosonifedipine, a Novel Free Radical Scavenger, Ameliorate the Ischemic Skin Flap Necrosis (2016)
  • Author(s): Yutaka Fukunaga, Yuki Izawa-Ishizawa, Yoshitaka Kihira, Yasumasa Ikeda, Keisuke Ishizawa, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki, Ichiro Hashimoto
  • Organizer: Plastic Surgery THE MEETING 2016
  • Place of Presentation: ロサンゼルス（アメリカ）
  • Year and Date: 2016-09-23 – 2016-09-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 虚血性皮弁壊死モデルにおける抗酸化薬ニトロソニフェジピンの壊死抑制効果 (2016)
  • Author(s): 福永豊、石澤有紀、堀ノ内裕也、池田康将、石澤啓介、土屋浩一郎、玉置俊晃, 橋本一郎
  • Organizer: 第25回日本形成外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: ナレッジキャピタル（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2016-09-15 – 2016-09-16
• [Presentation] 脳卒中後の神経症状増悪に対するニトロソニフェジピンの効果 (2016)
  • Author(s): 今西正樹、石澤有紀、座間味義人、田淵正樹、玉置俊晃、石澤啓介
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: ソウル（韓国）
  • Year and Date: 2016-07-02 – 2016-07-03
• [Presentation] ケルセチン代謝産物Q3GAの血管内皮膚細胞に対する短期及び長期効果の検討 (2016)
  • Author(s): 石澤有紀、細岡真由子、斎藤尚子、堀ノ内裕也、今西正樹、座間味義人、池田康将、石澤啓介、土屋浩一郎、玉置俊晃
  • Organizer: 第129回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 広島県医師会館（広島県広島市）
  • Year and Date: 2016-06-24
• [Presentation] The new insight of iron on tissue damage in metabolic disorders. (2016)
  • Author(s): Yasumasa Ikeda, Yuya Horinouchi, Yuki Izawa-Ishizawa, Toshiaki Tamaki.
  • Organizer: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-05-20 – 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The effects of pitavastatin, a lipid-lowering agent, against aortic dissection model mice induced by L-NAME, a nitric oxide synthase inhibitor. (2016)
  • Author(s): Yuki Izawa-Ishizawa, Masaki Imanishi, Yuya Horinouchi, Kenshi Takechi, Yoshito Zamami, Yasumasa Ikeda, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki, Keisuke Ishizawa.
  • Organizer: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-05-20 – 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Involvement of Iron Supplementation on Erythropoietin Expression (2016)
  • Author(s): Yasumasa Ikeda, Oshima Keisuke, Horinouchi Yuya, Yuki Izawa-Ishizawa, Yoshitaka Kihira, Keisuke Ishizawa, Koichiro Tsuchiya and Toshiaki Tamaki
  • Organizer: Experimental Biology 2016
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ）
  • Year and Date: 2016-04-02 – 2016-04-06
  • Int'l Joint Research