2018 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of specificity and pathophysiology in pulmonary veins
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17H01529
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
南沢 享 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (40257332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤池 徹 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (20647101)
草刈 洋一郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (80338889)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 肺静脈 / 酸素感受性 / 肺循環 / Pitx2 / 血管リモデリング / 心房細動 / 洞房結節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
肺静脈は高濃度酸素血に曝されること、左心房と接合する肺静脈部位は心房細動を引き起こす異所性刺激発生部位になることなど、体静脈とは異なる特殊な低圧系血管であるが、その血管特性の理解は進んでいない。一方、近年、肺動脈系の研究は著しく進展しているが、肺高血圧症(PH)など生命予後の不良な肺循環障害の病態機序は完全に解明されてはいない。本研究では研究代表者らが独自に開発した条件付き遺伝子改変動物をはじめ、他の研究室に比べて優位性のある小動物における血管実験手法を使って、肺静脈の構造的・機能的特徴が構築される分子機序を解明することを目的とする。平成30年度は以下の項目について、研究を実施した。
1.肺静脈の網羅的遺伝子発現解析:肺静脈を分離して、大動脈、肺動脈、動脈管と比べて肺静脈特異的に発現する遺伝子の再評価を行った。 2.肺静脈の構造・機能形成・維持におけるPitx2cの役割の解明:既に肺静脈の形成・維持に必須の役割を有すると考えられているPitx2cに関して、過剰発現マウスにおける表現型、特に心臓電気生理に及ぼす影響を検討した。 3.PH-LHVDラットモデルの創成: 手術的に左房狭窄を作成すことによるPH-LHDモデルでの肺組織における小胞体ーミトコンドリア連関における解析を行った。 4.肺静脈リモデリングに影響を与えるストレス及びシグナル伝達系の同定:３のモデルを用いて、肺静脈への圧負荷が及ぼす組織学的変化やカルシウムシグナルへの変化を検討した。 5.血液ガスが肺静脈の収縮機構に及ぼす影響:肺静脈は低血圧系にありながら、全ての血管の中で最も酸素濃度の高い血液に常に曝されているという特殊性を有するため、低酸素チャンバーを使って、低酸素が収縮特性に影響を及ぼすかの予備実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載した様に、平成30年度に実施すべき研究項目の全てにおいて、ほぼ計画通りに実験を行うことが出来た。 1.肺静脈の網羅的遺伝子発現解析:これまでに実施した網羅的解析において発現変化のあった遺伝子群について、RT-PCRにて発現の程度の再確認を行った。2.肺静脈の構造・機能形成・維持におけるPitx2cの役割の解明:Pitx2c過剰発現マウスにおいて、長時間心電図記録を行った。肺静脈/心房特異的にPitx2c過剰発現するマウスでは有意に心拍数が減少する可能性を見出し、本マウスでは洞房結節機能に障害がある可能性が示唆された。3.PH-LHVDラットモデルの創成: 手術的に左房狭窄を作成してPH-LHDモデルを確立し、肺組織における障害の程度と狭窄度の関係が相関することを見出した。また、小胞体ーミトコンドリア連関を制御するタンパク質の発現低下を認め、カルシウムシグナルに異常を来している可能性が示唆された 4.肺静脈リモデリングに影響を与えるストレス及びシグナル伝達系の同定:３の実験でみられるように、肺静脈への圧負荷がカルシウムシグナルの異常を生じる可能性が示唆された。 5.血液ガスが肺静脈の収縮機構に及ぼす影響:ラットを低酸素チャンバー内で飼育することで肺静脈への収縮性の影響を見るため、低酸素チャンバーを実験室内に設置し、稼働することを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は平成30年度の実績と反省を踏まえて、以下の計画を推進する。 1.肺静脈の網羅的遺伝子発現解析:平成30年度に実施出来なかった体静脈系の遺伝子解析を早期に終了させて、肺静脈特異的に発現する遺伝子を同定し、機能的に重要と考えられる遺伝子の絞り込みを行う。 2.肺静脈の構造・機能形成・維持におけるPitx2cの役割の解明:Cre組換え酵素による発現調整可能なPitx2c過剰発現マウスにおいて、食道ペーシングなどの方法を使い、洞房結節機能に関する詳細な電気生理学的検討を行う。心房特異的なPitx2c欠損マウスにおいても同様に、表現型、特に 心房や肺静脈・体静脈系の形態に関する研究を行う。3.PH-LHVDラットモデルの創成: 新たに確立できたPH-LHDのラットモデルを使い、肺静脈うっ滞じにおける肺高血圧症に使用すべき薬剤の選択を検討する。特にミトコンドリア関連の薬剤が、本モデルに対して、有効かどうかの検証を行う。 4.肺静脈リモデリングに影響を与えるストレス及びシグナル伝達系の同定:ラット肺静脈平滑筋細胞の分離培養実験系を使い、種々のストレスや薬物(エンドセ リン、プロスタサイクリン、トロンボキサンなど)に対する応答(増殖性、遊走性、細胞傷害性など)を観察し、肺静脈リモデリングへの効果を明らかにする。 令和元年度は特に圧負荷と酸素の影響に焦点を絞り観察を行う。 5.血液ガスが肺静脈の収縮機構に及ぼす影響:低酸素で飼育したラット摘出肺静脈リング標本を使って、血中酸素濃度、一酸化窒素濃度、二酸化炭素濃度が肺静脈の収縮拡張に及 ぼす影響を明らかにする。
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