2018 Fiscal Year Annual Research Report
心臓のエネルギー代謝における心臓線維芽細胞と心筋細胞の相互連関
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18J23428
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
古川 希 群馬大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | FGF21 / 心肥大 / 心不全 / 線維化 / エネルギー代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心筋細胞・線維芽細胞特異的FGF21欠損マウスを作製し、タモキシフェン投与前、投与後1～4週、屠殺前に心エコーで心機能評価を行い、FGF21欠損による影響を確認した。
(1)線維芽細胞特異的FGF21ノックアウトマウス:Controlマウス(Col1a2-Cre(-)/FGF21fl/fl)と比較し、Cre(Col1a2-CreERT/FGF21fl/fl)マウスにおいて収縮能のわずかな低下がみられた。また、屠殺後、FGF21の心臓でのタンパク発現が、Controlマウスと比較しCreマウスで有意な低下を確認した。FGF21産生臓器・関連臓器(肝臓、皮膚など)を摘出し、両マウスでのFGF21のタンパク発現を検討したところ、FGF21の主な産生臓器として知られている肝臓、脂肪組織などについて、Creマウスで低下していないことを確認した。また、摘出した心臓組織でのFGF21のmRNA転写レベルは、Creマウスで低下していることを確認した。また、心肥大・ストレスマーカーであるBNPの発現がCreマウスで上昇していることを確認した。
2)心筋細胞特異的FGF21ノックアウトマウス:Controlマウス(MerCreMer(-)/FGF21fl/fl)と比較し、Cre(MerCreMer/FGF21fl/fl)マウスで有意な収縮能の低下・心肥大を呈した。また、摘出した両マウスの心臓組織のmRNA転写レベルを検討したところ、コントロールと比較して、Creマウスでは心肥大・ストレスマーカーであるBNPの発現上昇、Serca2aの発現低下を認めた。さらにCreマウスでは線維化の指標であるConnective tissue growth factor (CTGF)の発現が上昇し、エネルギー産生や熱消費に関わるPGC-1αの発現が低下していることを確認した。
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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
心筋細胞特異的及び線維芽細胞特異的FGF21欠損マウスの作製、及び両マウスから摘出した組織の解析について順調に進んでいる。今後両マウスにTACによる圧負荷をかけ、心肥大モデルを順次作製し、解析していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
線維芽細胞特異的FGF21ノックアウトマウス、心筋細胞特異的FGF21ノックアウトマウスそれぞれにTACによる圧負荷を加えた状態で、詳細な心機能評価や形態変化、遺伝子・タンパク発現の変化、代謝変化をそれぞれ解析する。9-10週齢のマウスに、TACによる圧負荷をかけ心肥大モデルを作成する。心エコーやコンダクタンスカテーテルで心機能解析、核医学トレーサーを用いた心臓エネルギー代謝の定量、心筋肥大や線維化の病理学的検討などの比較検討を行う。
1)心エコー:TACの手術前、および術後1，3，6週で計測し、心臓肥大および心臓機能について評価する。2)コンダクタンスカテーテル:圧負荷の程度の評価および左心機能の評価をコンダクタンスカテーテルにて評価する。特に左室のエネルギー効率を推定できる指標を計測する。3)核医学トレーサーを用いた心臓エネルギー代謝の定量:マウスの尾静脈から脂肪酸のトレーサーである125I-BMIPP、グルコースのトレーサーである18F-FDGを注入し、一定時間後に心臓を取り出し、ホモジェナイズして、心臓へのトレーサーの取り込みを計測し、組織重量で補正することで、心臓への脂肪酸および糖の取り込みを定量化する。4)病理学的検討:6週にて心臓を採取し、一部を急速冷凍し、一部をホルマリン固定して組織切片とする。組織学的検討は、マッソン・トリクローム染色で、線維化を定量化する。(Koitabashi N et al; J Clin Invest. 2011)。5) 心筋エネルギー代謝の変化をメタボローム解析を行い、評価する。
また、上記モデルマウスから心筋細胞・心臓線維芽細胞を初代培養しFGF21の発現の検討、FGF21のプロモーター解析、Chip-sequence解析を行い、発現制御を行っている上流因子の解析や転写メカニズムについて検討する。
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Research Products
(3 results)
