2022 Fiscal Year Research-status Report
急性心筋虚血における、ミトコンドリアのオートファジーの分子機構解明
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19K17601
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| Research Institution | Wakayama Medical University |
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Principal Investigator |
齊藤 寿郎 和歌山県立医科大学, 医学部, 講師 (60648484)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 虚血性心疾患 / mitophagy / autophagy / ミトコンドリア / 虚血再灌流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜背景＞ 絶え間なく収縮弛緩を繰り返す心臓においてATPを産生するミトコンドリアの品質管理は重要である。障害されたミトコンドリアを除去するmitophagyは主要な品質管理機構だが、心臓においては不明な点が多かった。培養細胞での過剰発現系やuncouplerを使用した研究から、Parkin-Pink1経路が分子機構として注目されたが、生体内においても重要であるか否かは見解が分かれており、心臓の病態下でmitophagyがどのような意義を持つか、どのように制御されているかは不明な点が多かった。
＜目的＞ autophagyやmitophagyは栄養飢餓で活性化し、細胞を保護する。心筋虚血の急性期においてmitophagyが心筋保護に働くか否かを明らかにし、分子機構を解明する。
＜方法・結果＞ レポーターを使用して、遺伝子改変動物の虚血心筋においてmitophagyを定量し、主要な分子機構を同定した。安静時のmitophagyは通常のautophagyに制御されるが、虚血時のそれはUlk1依存性alternative autophagyに主に制御されることを解明した。培養心筋細胞において過剰発現やノックダウンを使用しながら、分子機構の詳細を明らかにした。現在は虚血再灌流のmitophagyについて検討している。
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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
遺伝子改変動物の虚血心筋においてmitophagyを定量し、主要な分子機構を同定した。培養心筋細胞において過剰発現やノックダウンを使用しながら、分子機構の詳細を明らかにできた。Ulk1によるRab9のリン酸化部位を同定し、リン酸化抵抗性Rab9を発現するノックインマウスを作成して野生型と比較した。ノックインマウスの心臓では虚血においてmitophagyが損なわれ、心筋梗塞が増大することを解明した。一方で通常のautophagyの活性は野生型と比較して不変だったことから、Ulk1によるRab9のリン酸化はmitophagyを特異的に誘導して心筋を保護する重要な機構だと考えられ、この機構を報告した（J Clin Invest. 2019 Feb 1;129(2):802-819.)。
一方で、コロナ渦で米国からの遺伝子改変動物の搬入が遅れた。また、研究代表者が所属施設を移籍し、遺伝子組み換えや動物実験の再開に時間を要している。
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| Strategy for Future Research Activity |
虚血のみならず再灌流においてmitophagyが増減するのか、それはどのような分子機構で制御されるのかを検討している。現時点では、autophagyやmitophagyが再灌流において心臓を保護するか障害するかは見解が様々である（再灌流時の過剰なautophagyは細胞死を誘導し、有害だと報告がある）。再灌流時に両者を刺激する薬物を投与して、心筋梗塞の増減を評価したところ、mitophagyは心筋を保護し、過剰はautophagyは心筋を障害する結果が得られつつある。この点を再確認する。また、過剰なautophagyによる細胞死に関して、細胞死の形態や機序を検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナ渦で米国からの遺伝子改変動物の搬入が遅れた。また、研究代表者が所属施設を移籍し、遺伝子組み換えおよび動物実験の再開に時間を要した。そのため次年度使用額が生じ、補助事業期間の延長を申請し、承認された。現在は動物の搬入および動物実験の再開が進んでおり、順調に予算を使用している。
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