2021 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of NOX4-mediated mechanotransduction in mechanically-induced cardiac failure
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20K12598
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
貝原 恵子 岡山大学, 医学部, 技術専門職員 (60638641)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成瀬 恵治 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40252233)
入部 玄太郎 旭川医科大学, 医学部, 教授 (90284885)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | NOX4（NADPH Oxidase ) / メカノトランスダクション / 活性酸素（ROS） / 心不全 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全身へのポンプ機能を有する心臓は常に収縮弛緩を繰り返しており、心臓生理を解明する上でメカノトランスダクション（力学刺激を細胞が生理反応に転換する過程の分子機構）を理解することは非常に重要である。一方、疾患や老化等の負のイメージが強い活性酸素（ ROS: Reactive oxygen species ）であるが、実は細胞分化や 免疫などに関与する生命にとって非常に重要な生理活性物質である。現在、我々は独自の単離心筋細胞伸展刺激システムを用いて、細胞伸展負荷時にNOX4（ NADPH Oxidase 4 ）由来のROSが産生され収縮力を上げることを明らかにしているが、そのメカニズムは不明である。また、慢性的なメカニカルストレスに対するNOX4由来のROSが、心疾患へどの様に影響を及ぼしているかも明らかでない。そこで、本研究においては慢性的なメカニカルストレス応答で産生されたNOX4由来のROSが心不全移行に関与しているとの仮説のもと、NOX4を介したメカニカルストレスがカルシウムハンドリングへ及ぼす影響を明らかにするとともに、NOX4由来ROSによる心不全への影響を解明することを目的とし、研究に着手している。 今年度は、NOX4由来ROSの関与が疑われるイオンチャネルTRPV1 ( Transient Receptor Potential Vanilloid 1 ) 経路について阻害剤やノックアウトマウス等を用いて、単一細胞での発生張力の測定を行ったところ、有意な収縮力の低下が明らかとなった。つまり、伸展によって産生されたNOX4由来のROSがTRPV1を活性化し伸展時の収縮力増強に関与している可能性が高いことが示唆されたが、詳細は不明であり、今後の更なる研究が期待される。
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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
我々は、心筋細胞において伸展時NOX4由来のROSが産生され収縮力を上げることを明らかにしてきた。しかし、NOX4由来のROSがどのように収縮力をコントロー ルするカルシウムに関与しているかは不明である。そこで、活性酸素によって活性化されると報告のあるイオンチャンネルTRPV1を介したカルシウム放出経路について着目し、阻害剤添加時や、ノックアウトマウス由来の心筋細胞における伸展時の発生張力測定を行った結果TRPV1が伸展時の収縮力増大に関与していることが明らかとなった。しかし、NOX4とTRPV1の関係性を示す詳細なメカニズムについてはまだ不明である。そこで、NOX4とTRPV1の関係性を明らかとするために、ノックアウトマウスを用いて現在これらの局在を明らかにしている。
また、NOX4が慢性的なメカニカルストレスに与える影響を明らかにするために、NOX4ノックアウトマウスやTRPV1ノックアウトマウス由来の心筋細胞を用いて心不全モデルマウスを作製中である。
以上の成果より進捗状況は、おおむね順調に進捗していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
NOX4由来のROSがTRPV1を刺激しカルシウム動態に影響している可能性は示唆されたが、詳細なメカニズムについてはこれからの研究となる。まず、NOX4・TRPV1それぞれの局在を明確にした後、カルシウム動態への影響を明らかにしたい。
更に、これまでのNOX4に関する研究は急性的な機械刺激に対する応答を見ているが、亜急性的な負荷応答を単一の心筋細胞にて再現できるスローフォースレ スポンスを測定することで、急性反応から長期反応へ移行する際の応答負荷への影響過程を解明することが出来ると考えられる。そこで、NOX4KOマウスを用いて 生理的な急性・亜急性負荷応答と不全モデル負荷応答を比較し、NOX4由来ROSの心不全への関与を明らかにする。また、NOX4欠損マウスにおけるTAC手術による心不全モデルマウスを作製後において、心機能保護は確認出来なかったが、術後の早い段階で心筋細胞を単離しNOX4による心不全移行への影響を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大防止のため、予定していた打ち合わせや学会がオンライン開催となったため、残額が生じた。 次年度、実験や解析に必要な消耗品等の支出にあてるとともに、打ち合わせや学会参加に係る旅費に支出する予定である。
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Research Products
(1 results)
