Treatment of heart failure, cardiac hypertrophy, and fatal arrhythmia by ryanodine receptor-bound calmodulin regulation

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03677
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 矢野 雅文 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90294628)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小田 哲郎 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (40569290) ; 山本 健 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (50363122) ; 小林 茂樹 山口大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (90397993)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リアノジン受容体 / カルモジュリン / ダントロレン / 心不全

Outline of Annual Research Achievements

基礎研究アーム：
我々が開発したRYR2に対するCaMの親和性を特異的に高めたRyR2 V3599K KIマウスを用いて、TAC手術を行ったところ、心肥大を起こさず、生存曲線は著しく改善し、心機能も保たれていた。この機序について単離培養細胞にて検討したところ、WT心筋細胞で、肥大刺激で認められたRyR2から解離したCaMの核内移行とHDACの核外移行、そしてNFATの核内移行が、V3599K KI心筋細胞では認められないことが分かった。これはCommun Biol. 2020 Nov 26;3(1):714に報告した。
MIマウスモデル：8週令のマウスのLADを結紮しMIマウスモデルを作成した。WTマウスに対し、ダントロレン慢性投与群(MI-WT+DAN)、RyR2 V3599K群（MI-V3599K）ともに、MI作成後にみられるカテコラミン負荷誘発性の心室頻拍は生じず、左室リモデリング、心筋細胞肥大も抑制され、予後は著明に改善した。また、ダントロレン慢性投与群(MI-WT+DAN)、RyR2 V3599K群（MI-V3599K）ともに、RyR2結合カルモジュリンの量が保たれていることが分かった。
PAHラットモデル：ダントロレンの経口投与により、RyR2からのCaM解離抑制し、予後改善、右心機能改善を認めること、不整脈抑制効果を持つこと。さらには、ダントロレンの経口投与群においてRyR2結合カルモジュリンの量が保たれていること確認した。
臨床研究アーム：
HFREF患者に対するダントロレンの多施設2重盲検RCTを行っている。コロナウイルス蔓延のため、症例の登録が予定よりも遅れ気味ではある。

Current Status of Research Progress

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

Reason

V3599K KIマウスを用いたTACモデルの論文がCommun Biol. 2020 Nov 26;3(1):714にacceptされた。そのほか、同マウスにおける抗アルツハイマー病効果を確認した論文が、Scientific Rep 2021 Mar 31;11(1):7289にacceptされた。
多施設RCTは症例の登録は遅れている。

Strategy for Future Research Activity

V3599KマウスのMIモデル研究の完成。PAHモデルに対するダントロレンの効果の研究を論文化する。さらに、V3599K KIマウスと同様の変化を持つKI ラットを作成し、繁殖させる。
多施設RCTを終了させる。

Research Products

• [Journal Article] Enhancing calmodulin binding to ryanodine receptor is crucial to limit neuronal cell loss in Alzheimer disease. (2021)
  • Author(s): Nakamura Y, Yamamoto T, Xu X, Kobayashi S, Tanaka S, Tamitani S, Saito T, Saido T, Yano M
  • Journal Title: Scientific Rep Volume: 11 Pages: 7289
  • DOI: 10.1038/s41598-021-86822-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dantrolene prevents hepatic steatosis by reducing cytoplasmic Ca2+ level and ER stress. (2020)
  • Author(s): Tamitani M, Yamamoto T, Yamamoto N, Fujisawa K, Tanaka S, Nakamura Y, Uchinoumi H, Oda T, Okuda S, Takami T, Kobayashi S, Sakaida I, Yano M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Rep. Volume: 23 Pages: 100787
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2020.100787
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhancing calmodulin binding to cardiac ryanodine receptor completely inhibits pressure-overload induced hypertrophic signaling (2020)
  • Author(s): Kohno M, Kobayashi S, Yamamoto T, Yoshitomi R, Kajii T, Fujii S, Nakamura Y, MD, Kato T, Uchinoumi H, Oda T, Okuda S, Watanabe K, Mizukami Y, Yano M.
  • Journal Title: Commun Biol. Volume: 3 Pages: 14
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01443-w
  • Peer Reviewed