Study of local iron metabolism for clinical application in heart disease

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K09420
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 塙 晴雄 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 教授 (40282983)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏村 健 新潟大学, 医歯学総合研究科, 特任准教授 (70419290) ; 南野 徹 新潟大学, 医歯学系, 教授 (90328063)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ヘモクロマトーシス / 人工心肺 / 鉄代謝 / ヘプシジン / NGAL / バイオマーカー / マイオネクチン / エリスロフェロン

Outline of Annual Research Achievements

ヘプシジンは鉄代謝の主要なホルモンであり、NGALは細菌と宿主細胞との鉄の移動に関わる蛋白である事が知られている。以前我々は、ヘプシジンやNGALの発現が、心筋炎や心筋梗塞の時の傷害心筋細胞で亢進することを報告した。一方、鉄過剰状態あるいはSIRSを惹起する人工心肺装着時にも心臓は傷害を受けることが知られている。
今回我々は、鉄過剰状態、人工心肺の装着時のこれら鉄関連蛋白の変化を検討した。ラットの腹腔内にiron dextran 100mg/kgを計4回腹腔内投与し、肝臓および心臓を組織学的に検索し、またヘプシジンの発現を定量的RT-PCRで測定した。さらにラットに人工心肺を2時間装着し、肝臓、心臓で同様にヘプシジン、NGALの発現を定量的RT-PCRで測定した。
鉄過剰モデルでは、肝臓、心臓のマクロファージにヘモジデリンの沈着がみられたが、ヘプシジンの発現は肝臓でのみ増加していた。一方、人工心肺モデルでは、肝臓、心臓伴にIL-6やMCP-1などの炎症マーカーが増加したが、ヘプシジンの発現は心臓でのみ増加しており、NGALも心臓で発現が亢進していた。この検討で、心臓でのヘプシジン、NGALの発現亢進は、炎症マーカーの発現亢進に伴って生じることが多いと考えられた。
鉄関連蛋白は、抗菌作用を持ち、心筋保護作用あるいは逆に心筋傷害作用も示唆されていることから、心疾患のバイオマーカーやそれをターゲットとした新たな治療薬となる可能性がある。
今回、サルコペニアをきたす心筋炎モデルの骨格筋でヘプシジン抑制因子、マイオネクチン/エリスロフェロンを定量的RT-PCRで調べたところ、発現が低下していた。サルコペニアの治療として運動療法があるが、強制回転カゴで運動させたラットの骨格筋では、有意にマイオネクチン/エリスロフェロンの発現が亢進しており、運動による貧血や臓器傷害の治療の可能性も示唆された。