2018 Fiscal Year Research-status Report
エンドセリン受容体関連分子のカルボニル化修飾に着目した肺高血圧症の病態基盤の解明
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18K06697
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
堀之内 孝広 北海道大学, 医学研究院, 講師 (20307771)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カルシウム感受性受容体 / エンドセリン受容体 / 血管内皮細胞 / 内皮型一酸化窒素合成酵素 / カルボニル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
肺動脈性肺高血圧症の病態形成におけるポリアミン系の病態生理的役割を明らかにするため、ポリアミンの代謝産物であるアクロレインが内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）の活性に及ぼす影響について検討した。
ヒト血管内皮細胞に、アクロレインを処理したところ、eNOSの活性化の指標となる1177番目のセリン残基（eNOS（Ser1177））のリン酸化量・eNOSタンパク質発現量・一酸化窒素産生量が減少した。これらのことから、アクロレインが血管内皮機能不全を惹起することが明らかになった。
次に、アクロレインによるeNOSの不活性化のメカニズムを解明するため、eNOSの活性化に関与すると考えられているカルシウム感受性受容体に着目して検討した。細胞外Ca2+濃度の上昇によって、細胞内Ca2+濃度の上昇とeNOSの活性化が引き起こされ、これらの細胞応答はカルシウム感受性受容体遮断薬で有意に抑制された。これらの結果から、ヒト血管内皮細胞に機能的なカルシウム感受性受容体が発現し、細胞外Ca2+依存性にeNOSを活性化していると考えられた。
一方、アクロレインを処理したヒト血管内皮細胞では、カルシウム感受性受容体を介した細胞内Ca2+濃度の上昇は認められなかった。さらに、アクロレインは、カルシウム感受性受容体タンパク質のカルボニル化を引き起こした。このことから、アクロレインによるeNOSの不活性化は、カルシウム感受性受容体シグナルの消失によって生じることが明らかになった。そして、カルシウム感受性受容体の機能不全に、カルシウム感受性受容体タンパク質のカルボニル化が関与している可能性が示唆された。
以上の結果から、アクロレインは、カルシウム感受性受容体依存性のCa2+シグナルを消失させ、eNOSの不活性化を介した一酸化窒素遊離不全（内皮機能障害）を惹起すると考えられた。
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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
本研究課題の最終目標は、肺動脈性肺高血圧症の病態形成におけるポリアミン系の関与を明らかにすることである。そのため、2018年度は、ポリアミンの代謝産物であるアクロレインが血管内皮機能に及ぼす影響について検討した。
その結果、ヒト血管内皮細胞において、アクロレインが、内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）の不活性化と一酸化窒素産生の減少を引き起こすことを見出した。さらに、アクロレインによる内皮機能不全に関与する標的タンパク質として、カルシウム感受性受容体を同定すると共に、カルシウム感受性受容体タンパク質がアクロレインによってカルボニル化されることを明らかにした。
肺動脈性肺高血圧症の病態形成に、血管内皮細胞における一酸化窒素産生の減少が関与していることから、血管内皮機能不全を惹起するアクロレインは、肺動脈性肺高血圧症の発症因子になりうると考えられた。
この様に、アクロレインによるタンパク質のカルボニル化修飾と肺動脈性肺高血圧症の病態形成の関連性が解明されつつあることから、本研究課題は、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
アクロレインによるカルシウム感受性受容体のカルボニル化の分子基盤について、分子薬理学的手法を用いて検討する。即ち、アクロレインが付加するカルシウム感受性受容体タンパク質のアミノ酸残基を同定すると共に、アクロレインによるカルボニル化修飾が受容体機能に及ぼす影響を明らかにする。
また、肺動脈性肺高血圧症の病態形成におけるポリアミン系の関与を明らかにするため、モノクロタリン誘発性肺高血圧ラットを作製し、肺組織や血中において、ポリアミンやその代謝産物の濃度が上昇しているか解析する。さらに、肺組織において、カルボニル化タンパク質が増加しているか確認する。
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