新たな心筋保護サイトカインIL-22の梗塞後左室リモデリングにおける役割

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K17074
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 野原 正一郎 久留米大学, 医学部, 助教 (20647812)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: IL-22 / 心筋保護 / 梗塞後左室リモデリング

Outline of Annual Research Achievements

心筋梗塞(MI)後の左室リモデリングは心機能低下・左室拡大を招く予後規定因子であるが、その制御機構については未だ不明な点が多い。今回、申請者が着目したインターロイキン22（IL-22）は、これまでに上皮細胞における組織保護作用が明らかとなってるが、非上皮細胞である心筋細胞での報告はほとんどない。申請者はIL-22が心筋細胞に作用するという独自の知見を有しており、IL-22は心筋保護作用を有するという仮説を立案した。本研究での目的は梗塞後左室リモデリングの病態におけるIL-22の役割を明らかにすることである。
まず、マウス急性心筋梗塞モデルにおけるIL-22、IL-22関連受容体の発現動態を評価した。野生型(WT)マウスではMI後1日目以降の血中においてIL-22の有意な上昇は確認できなかったが、MI後2日目以降の心室ではIL-22の発現が上昇していた。また、WTマウス、IL-22KOマウスともにMI後3日目以降の心室でIL-22Ra（IL-22受容体）発現が上昇していた。
次にWTマウス、IL-22KOマウスに急性心筋梗塞モデルを作成し、表現型について野生型マウスとの比較検証を行った。結果、IL-22KOマウスではWTマウスに比べて有意に生存率が低かった(p<0.01)。さらにIL-22KOマウスではMI後の心破裂発症率が有意に高いことが明らかとなった(p<0.01)。
これまで結果よりMI後の心臓でIL-22の発現、及びIL-22受容体の発現が確認され、またIL-22欠損で高率に心破裂を起こすことから、IL-22はMI後の心臓で心破裂抑制に対して何らかの作用があると考える。今後はIL-22による心筋保護・心破裂抑制のメカニズムについて検討をすすめていく予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

遺伝子改変マウスの繁殖・飼育管理を委託している動物会社において繁殖に遅れが生じたためマウスの確保が困難であった。結果、実験の進行にも遅れが生じた。その後は繁殖状況は改善し、現在、実験に必要な適齢週マウスは確保出来ている。

Strategy for Future Research Activity

今後は超急性期～慢性期の心筋リモデリングの評価について以下の項目について、WTマウス、IL-22KOマウスで比較検討を行っていく。特に急性期リモデリングの評価として心破裂に着目し、IL-22による心筋保護メカニズムを明らかにする。
(1)超急性期(細胞死)：梗塞後24時間の心臓を採取し、TUNEL染色でアポトーシスの評価を行う。(2)急性期(炎症細胞浸潤)：梗塞後24時間、3日目の心臓を採取し、免疫染色でリンパ球(CD3抗体)、好中球(ly6G抗体)、マクロファージ(IBA1抗体)の免疫染色を行い炎症細胞浸潤の定量評価を行う。また、炎症マーカーであるIL-1β、IL-6、TNF-αについてrealtime PCRで評価を行う。さらにこれまで心破裂に関連する因子として報告されているMMP2,9の発現について評価を行う。心筋保護シグナルの評価として、梗塞後3日目の心筋におけるSTAT3の活性化について免疫染色で評価を行う
(3)慢性期(心筋線維化)：Azan染色で線維化area/左室面積比を計測し、心筋線維化の評価を行う。
以上の解析から、IL-22による心筋保護・心破裂抑制のメカニズムについて検討をすすめていく予定である。

Causes of Carryover

(理由)
研究の進行状況により、次年度に延期した実験が生じたため。
(使用計画)
次年度以降の実験で使用します。

Research Products

• [Presentation] Interleukin-22 deletion promotes cardiac rupture after acute myocardial infarction in mice (2018)
  • Author(s): Mai. Yamamoto, Shoichiro Nohara, Hideo Yasukawa, Jinya Takahashi, Koutatsu Shimozono, Kazutoshi Mawatari, Takanobu Nagata, Tomoko Sasaki, Tatsuhiro Shibata, Toshiyuki Yanai, Yoshihiro Fukumoto
  • Organizer: Europian Society of Cardiology 2018 Congress
• [Presentation] IL-10 Family Cytokine IL-22 Directly Activates Myocardial STAT3 Signaling Pathway and Prevents Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury (2018)
  • Author(s): Jinya Takahashi, Mai Yamamoto, Hideo Yasukawa, Takanobu Nagata, Koutatsu Shimozono, Shoichiro Nohara, Toshiyuki Yanai, Daisuke Fukui, Tomoko Sasaki, Tatsuhiro Shibata, Kazutoshi Mawatari, Yoshihiro Fukumoto
  • Organizer: The 82nd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society