2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the role of dopamine receptor D1 in the pathophysiology of heart failure
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18K15881
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山口 敏弘 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (50802394)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ドパミン受容体 / 心不全 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性心不全は未だ予後不良の疾患であり、これまでモデル動物を用いた基礎研究が積み重ねられてきた。しかし、従来の研究では「モデル動物とヒトの種差及び心不全の病態の差異」が臨床応用における重要な課題となってきた。研究者はこの課題を乗り越える工夫として、圧負荷モデルマウス及び複数の病態のヒト心不全における心臓組織の遺伝子発現を複合的かつ網羅的に解析することで、いずれの病態においても発現が大きく増加する共通の遺伝子としてドパミン受容体D1を同定した。本研究の目的は、種を超えた心不全の本質的な病態形成に心臓ドパミン受容体D1(D1R)が寄与するという仮説のもと、心不全の病態生理における心臓D1Rの果たす役割を解明することである。
まず、研究者はFISH法を用いて心不全時のD1Rは心筋細胞においてヘテロに増加していることを明らかにした。その上で、心筋細胞特異的D1Rノックアウトマウス及び心筋細胞特異的D1R強制発現マウスを作成及びその機能解析を行うことで、心不全時に増加する心筋D1Rの生理的役割を明らかとした。また、Drd1(D1Rの遺伝子名)プロモーター領域のモチーフ解析をもとにDrd1の転写制御因子を同定するとともに、アデノウイルスによるD1Rの強制発現培養心筋細胞を用いてD1Rが心筋細胞内カルシウムハンドリングに異常をきたすことを明らかとした。
本研究計画で得られた成果は、ヒト心疾患領域において心臓ドパミン受容体に関する新たな知見を加えるとともに、ドパミンシグナルを標的とした心不全の新規治療法の開発に繋がるものと考える。
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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
研究者は過去の知見をもとに、心不全時に増加する心臓D1Rが心筋細胞内カルシウムハンドリング異常を惹起することで致死的不整脈を誘導するという仮説を想定した。まず心不全時に増加する心臓D1Rの局在を明らかにすべく、FISH法による局在解析を行ったところ、心不全時のD1Rは心筋細胞においてヘテロに増加していることが明らかとなった。本知見をもとに心筋細胞特異的D1Rノックアウトマウスを作成し心不全を誘導したところ、同マウスでは心室性不整脈が有意に抑制され、かつ心不全時の予後も有意に改善されることが明らかとなった。さらに心筋細胞特異的D1R強制発現マウスを作成したところ、同マウスでは非心不全誘導時においても心室性不整脈が増加することが明らかとなった。本結果より、心不全時に増加する心筋D1Rは致死的不整脈の惹起に寄与していることが明らかとなった。
さらに研究者は、心不全時に心筋D1Rが増加する機序を解明すべくDrd1プロモーター領域のモチーフ解析によりDrd1の制御pathwayを絞り込み、培養心筋細胞を用いて転写因子XがDrd1の発現制御を担っていることを明らかにした。また、アデノウイルスによるD1Rの強制発現培養心筋細胞を作成・解析することでD1Rが心筋細胞内カルシウムハンドリング異常を惹起することを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画段階において目標としていた研究内容について概ね達成したため、現在これまで明らかとした内容につき論文投稿中である。
現在、次の研究課題としてD1R高発現心筋細胞の特性を明らかにする追加解析とともにD1Rが心筋細胞内カルシウムハンドリング異常をきたすメカニズムの解明を目指すことを考えている。さらなるテーマとして、心不全に限らず広く心疾患においてドパミン受容体が果たす役割を解明することで、過去の知見に乏しい非中枢臓器におけるドパミン受容体の役割を明らかにしていくことを構想している。
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| Causes of Carryover |
本研究は概ね当初の研究計画通り進行し、その成果を英論文誌（Nature Communication誌）に投稿中である。現在、要求された追加実験を遂行の上、再投稿済みであるが、再度の追加実験及び学会への報告に向けて2020年度の使用額が必要と判断する。
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