新規血管作動性物質の動脈硬化促進機序の解明と虚血性心疾患のバイオマーカーへの応用

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07900
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐藤 健吾 北海道大学, 大学病院, 臨床検査技師 (70549930)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木庭 新治 昭和大学, 医学部, 教授 (20276546) ; 渡部 琢也 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30297014) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 血管作動性物質 / 動脈硬化 / 虚血性心疾患 / バイオマーカー / 血管内皮細胞 / マクロファージ / 血管平滑筋細胞

Outline of Annual Research Achievements

β-Endorphin受容体、Lipocalin-2、Lipocalin-2受容体は、THP1(単球)、THP1由来マクロファージ、ヒト大動脈平滑筋細胞(HASMC)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に発現していた。β-Endorphin受容体においては、ヒト大動脈内皮細胞にも発現を確認した。 β-EndorphinおよびLipocalin-2はHUVECにおいて、TNF-α誘導性のICAM1、VCAM1、SELE(E-selectin遺伝子)mRNAおよびタンパク質発現を有意に促進し、それにはNF-kBとp38のリン酸化促進が関与していた。HUVECの増殖は、β-Endorphinでは促進し、一方Lipocalin-2では抑制されたが、どちらもアポトーシスには影響していなかった。動脈硬化病変形成にはマクロファージの炎症性フェノタイプも関与することから、THP1細胞由来マクロファージの炎症性フェノタイプを検討した。β-EndorphinはおよびLipocalin-2は、マクロファージの分化自体に影響はないが、炎症性フェノタイプを炎症促進性のM1(MARCO発現を促進、Arginase-1発現を抑制)にシフトした。それにはNF-kBの促進が関与していた。また、PPAR-γ発現はβ-Endorphinでは変化が無かったが、Lipocalin-2では優位に減少した。β-EndorphinおよびLipocalin-2は、HASMCのPDGF-BB誘導性の遊走を促進した。また、β-EndorphinはHASMCの増殖を抑制したが、アポトーシスも誘導していた。動脈硬化自然発症モデル動物のApoe欠損マウスにβ-EndorphinもしくはLipocalin-2を投与すると、大動脈硬化病変は有意に促進された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

β-Endorphin、Lipocalin-2、Cardiotrophin-1、Kisspeptin-10、Fetuin-Aの動脈硬化の3大主要現象に対する作用のIn vitro実験は終了している。また、β-Endorphin、Lipocalin-2の In vivo投与実験は、申請書に記載した進行計画に則って効率良く研究が遂行された。よって、実施計画はおおむね順調に進行している。

Strategy for Future Research Activity

1) In vitroの検討：動脈硬化病変形成に関連するマクロファージや血管内皮細胞からの炎症性サイトカイン分泌、細胞外マトリックス発現、マクロファージのフェノタイプ(Fetuin-A)、強力な動脈硬化促進性ペプチドであるSalusin-βの7分画の動脈硬化の3大主要現象に対する作用について検討する。また、それらの現象に対する分子メカニズム(シグナル伝達)を解明する。
2) In vivoの検討：動脈硬化自然発症モデル動物のApoe欠損マウスへのβ-EndorphinもしくはLipocalin-2投与により大動脈硬化病変が有意に促進されたメカニズムを詳細に検討する。また、Salusin-βの7分画の中からin vitroで作用が確認された分画およびFetuin-Aについて投与実験を開始する。
3) 臨床研究：Cardiotrophin-1、β-Endorphin、Lipocalin-2の虚血性心疾患患者における当該血管作動性物質のヒト血中濃度と冠動脈硬化病変の進展度との相関を調べ、動脈硬化(虚血性心疾患)の病態把握のためのバイオマーカーとしての有用性を検討する。

Causes of Carryover

首尾よく実験が進み支出が抑えられたため。Acceptされている論文の論文掲載料および次年度の消耗品購入に充てる。

Research Products

• [Journal Article] Lipocalin-2 exerts pro-atherosclerotic effects as evidenced by in vitro and in vivo experiments. (2020)
  • Author(s): Shibata K, Sato K, Shirai R, Okano T, Seki T, Yamashita T, Ayaka A, Mutaumi M, Mori Y, Hirano T, Watanabe T.
  • Journal Title: Heart Vessels. Volume: 35 Pages: 1012-1024
  • DOI: 10.1007/s00380-020-01556-6.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] β-Endorphin mediates the development and instability of atherosclerotic plaques. (2020)
  • Author(s): Okano T, Sato K, Shirai R, Seki T, Shibata K, Yamashita T, Koide A, Tezuka T, Mori Y, Hirano T, Watanabe T.
  • Journal Title: Int J Endocrinol. Volume: 2020 Pages: in press
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Roles of the kisspeptin/GPR54 system in pathomechanisms of atherosclerosis. (2020)
  • Author(s): Watanabe T, Sato K.
  • Journal Title: Nutr Metab Cardiovasc Dis. Volume: - Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Legumain Promotes Atherosclerotic Vascular Remodeling. (2019)
  • Author(s): Ozawa N, Sato Y, Mori Y, Masuda H, Yamane M, Yamamoto Y, Shirai R, Watanabe R, Sato K, Mori Y, Hirano T, Watanabe T.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 20 Pages: pii: E2195
  • DOI: doi: 10.3390/ijms20092195.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemerin-9, a potent agonist of chemerin receptor (ChemR23), prevents atherogenesis. (2019)
  • Author(s): Sato K, Yoshizawa H, Seki T, Shirai R, Yamashita T, Okano T, Shibata K, Wakamatsu MJ, Mori Y, Morita T, Matsuyama TA, Ishibashi-Ueda H, Hirano T, Watanabe T.
  • Journal Title: Clin Sci (Lond). Volume: 133 Pages: 1779-1796
  • DOI: doi: 10.1042/CS20190336.
  • Peer Reviewed