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

2017 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), 講師 (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 / 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。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。また、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を活性化させ、eNOSの発現を増加させることを見出した。この血管内皮細胞保護効果は、マウスにおいてL-NAMEによって惹起された血管障害も改善することからも確認された。EndMTに対するケルセチンの影響を検討するため、培養内皮細胞を1ヶ月の長期間、ケルセチンの存在下にて培養を続けた。そこで得られたDNAサンプルに関してエピゲノム修飾の変化を認めるか否か、次世代シークエンサーを用いて検討を行った。mRNAの発現については細胞の分化に関わる遺伝子の変化を認めたものの、DNAのメチル化は、ケルセチンの1ヶ月投与による影響は認めなかった。現在は培養血管内皮細胞におけるエピゲノム修飾に対するケルセチンの影響と並行し、強力なEndMTの誘導刺激であるTGF-βシグナルに対するケルセチンの影響についてin vivo, in vitroにて検討を進め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

現在までに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。一方で、EndMTを強力に誘導することが知られているTGF-βの血中濃度がモデルマウスで低下し、下流のシグナルであるSmad-2/3 の活性化がダウンレギュレートされている結果を得た。ケルセチンの投与によってTGF-β濃度に影響を及ぼさなかったものの、Smad-2/3の活性化を上昇させるという仮説に反する結果が得られた。これは、内皮細胞におけるTGF-βシグナルと中膜における線維化促進作用としてのTGF-βシグナルが混同して検出されているためだと考えた。そこで、それぞれを個別に検討できるよう、マウスから血管内皮細胞を単離する手法を確立しているところである。以上の通り、当初の予定と異なるアプローチで研究を進める必要が出てきたが、概ね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

EndMTに関連するエピゲノム修飾の変化については、培養細胞を用い、アセチル化酵素阻害剤などを使用して薬理学的に検討する。また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し、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解析する。
TGF-β－Smad-2/3シグナル伝達経路に関しては、培養血管内皮細胞、培養血管平滑筋細胞を用いてそれぞれにおけるケルセチン、ピタバスタチンの影響を検討する。さらに、野生型および遺伝子改変マウスから血管内皮細胞を単離し、TGF-βに対する反応について細胞特異的マーカーの発現変動から検討する。

Causes of Carryover

３月中に学会参加費としてすでに使用済みであるが、手続き上４月支払いとなったため次年度繰越金として計上している。

Research Products

• [Journal Article] Hydrocortisone administration was associated with improved survival in Japanese patients with cardiac arrest. (2017)
  • Author(s): 48)Niimura T, Zamami Y, Koyama T, Izawa-Ishizawa Y, Miyake M, Koga T, Harada K, Ohshima A, Imai T, Kondo Y, Imanishi M, Takechi K, Fukushima K, Horinouchi Y, Ikeda Y, Fujino H, Tsuchiya K, Tamaki T, Hinotsu S, Kano MR, Ishizawa K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 17919
  • DOI: 10.1038/s41598-017-17686-3.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The uremic toxin indoxyl sulfate interferes with iron metabolism by regulating hepcidin in chronic kidney disease (2017)
  • Author(s): Hirofumi Hamano, Yasumasa Ikeda, Hiroaki Watanabe, Yuya Horinouchi, Yuki Izawa-Ishizawa, Masaki Imanishi, Yoshito Zamami, Kenshi Takechi, Licht Miyamoto, Keisuke Ishizawa, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki
  • Journal Title: Nephrology Dialysis Transplantation Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1093/ndt/gfx252.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Meta-analysis of the efficacies of amiodarone and nifekalant in shock-resistant ventricular fibrillation and pulseless ventricular tachycardia. (2017)
  • Author(s): Shiho Sato, Yoshito Zamami, Toru Imai, Satoshi Tanaka, Toshihiro Koyama, Takahiro Niimura, Masayuki Chuma, Tadashi Koga, Kenshi Takechi, Yasuko Kurata, Yutaka Kondo, Yuki Izawa-Ishizawa, Toshiaki Sendo, Hironori Nakura, Keisuke Ishizawa
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 12683
  • DOI: 10.1038/s41598-017-13073-0.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dietary iron restriction alleviates renal tubulointerstitial injury induced by protein overload in mice (2017)
  • Author(s): Yasumasa Ikeda, Yuya Horinouchi, Hirofumi Hamano, Tasuku Hirayama, Seiji Kishi, Yuki Izawa-Ishizawa, Masaki Imanishi, Yoshito Zamami, Kenshi Takechi, Licht Miyamoto, Keisuke Ishizawa, Ken-ichi Aihara, Hideko Nagasawa, Koichiro Tsuchiya, and Toshiaki Tamaki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 10621
  • DOI: 10.1038/s41598-017-11089-0.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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: 25 Pages: 217-223
  • DOI: 10.1111/wrr.12510.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マウス大動脈瘤形成に対するケルセチンの効果 (2018)
  • Author(s): 石澤有紀, 鍵本優有, 今西正樹, 岩田悠佑, 堀ノ内裕也, 武智研志, 座間味義人, 池田康将, 石澤啓介, 玉置俊晃
  • Organizer: 第256回 徳島医学会学術集会（平成29年度冬期）
• [Presentation] The effects of febuxostat on angiotensin II-induced vascular remodeling. (2017)
  • Author(s): Masaki Imanishi, Kyohei Tanaka, Raiki Ikuto, Yoshito Zamami, Kenshi Takechi, Yuya Horinouchi, Yuki Ishizawa, Yasumasa Ikeda, Hiromichi Fujino, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki, Keisuke Ishizawa
  • Organizer: European Meeting of Hypertension and Cardiovascular Protection
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nitrosonifedipine, a Novel Antioxidant, Ameliorates Neurological Symptoms and Prolongs the Survival in a Malignant Stroke-Prone Spontaneously Hypertensive Rats (2017)
  • Author(s): Yuki Izawa-Ishizawa, Keisuke Ishizawa, Masaki Tabuchi, Masaki Imanishi, Mai Takata, Eriko Sairyo, Yuya Yoshito Zamami, Horinouchi, Yasumasa Ikeda, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki
  • Organizer: European Meeting of Hypertension and Cardiovascular Protection
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 有害事象自発報告データベースを切り口としたベバシズマブの抗腫瘍効果を減弱させる薬剤の探索研究 (2017)
  • Author(s): 座間味義人, 石澤有紀, 桐野靖, 三井茉綸, 漆崎汐里, 武智研志, 今西正樹, 堀ノ内裕也, 池田康将, 藤野裕道, 土屋浩一郎, 玉置俊晃, 石澤啓介
  • Organizer: 医療薬学フォーラム 2017／第25回クリニカルファーマシーシンポジウム
• [Presentation] 急性大動脈解離易発症マウスにおけるquercetinの効果 (2017)
  • Author(s): 鍵本優有, 石澤有紀, 細岡真由子, 斎藤尚子, 鈴木琴子, 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, 玉置俊晃, 石澤啓介
  • Organizer: 第56回日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会 中国四国支部学術大会,
• [Presentation] ケルセチンによる動脈硬化性疾患発症に対する予防効果の検討 (2017)
  • Author(s): 石澤有紀, 鍵本優有, 今西正樹, 堀ノ内裕也, 鈴木琴子, 岩田悠佑, 座間味義人, 武智研志, 池田康将, 玉置俊晃, 石澤啓介
  • Organizer: 第27回日本循環薬理学会