2021 Fiscal Year Research-status Report
Metabolic remodeling in dysfunction of the cardiac conduction system: a role of miRNAs
| Project/Area Number |
21K06790
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
中尾 周 立命館大学, 生命科学部, 講師 (30646956)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 心臓電気生理学 / 病態生理学 / 細胞内代謝 / 心臓刺激伝導系 / 非コードRNA |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
持久運動のアスリートには心拍数の著しい低下（徐脈）の発生リスクが高いが、その分子メカニズムの全貌は明らかでない。私たちは、こうした運動誘発性徐脈の原因として心拍動の指令塔である心臓ペースメーカ組織におけるイオンチャネル機能低下があること、それには特定の転写因子やマイクロRNA（miRNA）の発現変動が重要であることを見出し、さらに、予備実験のRNA-seq解析から、これまで不明であったペースメーカ組織固有の代謝様式を特徴づける遺伝子発現パターンを発見している。本研究で計画してる、1）心臓ペースメーカ組織に特有の生理学的なエネルギー代謝様式；2）持久運動による心臓ペースメーカ組織の代謝様式の変化；3）代謝変化と心拍調節機能との関連性およびmiRNAの関与の解明のうち、現時点では研究1)および3)に関連して、心拍生成に関与するエネルギー基質の依存度解析および洞房結節に高発現するmiRNAプロファイリングを実施した。その結果、洞房結節の心拍調節には好気性代謝が優位であることが判明し、次年度の検討でエネルギー基質の特定を実施する。また、洞房結節に高発現するmiRNAには心臓の他の領域と共通するものだけでなく洞房結節特異的に発現する可能性のあるmiRNAも含まれていることが見いだされた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で計画してる、1）心臓ペースメーカ組織に特有の生理学的なエネルギー代謝様式；2）持久運動による心臓ペースメーカ組織の代謝様式の変化；3）代謝変化と心拍調節機能との関連性およびmiRNAの関与の解明のうち、現時点では研究1)および3)に関連して、心拍生成に関与するエネルギー基質の依存度解析および洞房結節に高発現するmiRNAプロファイリングを実施した。その結果、洞房結節の心拍調節には好気性代謝が優位であることが判明し、次年度の検討でエネルギー基質の特定を実施する。また、洞房結節に高発現するmiRNAには心臓の他の領域と共通するものだけでなく洞房結節特異的に発現する可能性のあるmiRNAも含まれていることが見いだされ、次に代謝制御因子を標的とするmiRNAの特定と心拍調節に与える影響を検証する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
心臓ペースメーカ組織・洞房結節に特有のエネルギー代謝様式について、解糖系および好気性代謝の機能を定量化するために、摘出マウス洞房結節組織における乳酸産生速度（解糖系）と酸素消費速度（ミトコンドリア呼吸）をリアルタイムで測定可能なXF Analyzer（Agilent社）で検証する。また、洞房結節組織に特異的な代謝産物プロファイルを把握するために、116種類のエネルギー代謝物を高感度に同時定量可能なメタボローム解析を実施する。さらに、好気性代謝の場であるミトコンドリアの形態解析をマウスおよびウサギの心臓を用いて蛍光イメージングと電子顕微鏡によって検証する。そして、エネルギー産生における特に好気性代謝の各基質への依存性を評価するために、マウス洞房結節組織片における各基質に対する代謝酵素阻害薬による組織レベルでの電気生理学実験で、代謝基質特異的な阻害薬に対する自発性拍動数の変化を解析する。
上述の研究によって明らかになってくる心拍数制御の基盤となる代謝産物および代謝経路が持久運動によってどのように変化するのかを、運動誘発性徐脈モデルマウスについて、XF Analyzerを用いた代謝機能解析およびミトコンドリア形態解析を実施する。また、見出された代謝変化を標的とする流通医薬品を投与下で運動実験を実施し、運動誘発性徐脈に対する予防効果を検証する。
また、マウスの洞房結節に高発現し、運動刺激によって変動するmiRNAの細胞内代謝の影響を検証するために、それらのmiRNAの標的となりうる、運動で発現変動する代謝制御関連遺伝子をin silico解析によって予測し、さらに培養細胞を用いたルシフェラーゼアッセイで実験的にもそれらの遺伝子発現に影響を及ぼすか否かを検証する。
|
| Causes of Carryover |
当該年度に発注した実験機器のための経費であったが、納期がメーカー側の理由にて大幅に遅延したため、次年度納品となった。２０２２年４月時点で納品済みである。
|
-
-
-
-
-
[Journal Article] Intrinsic electrical remodeling underlies atrioventricular block in athletes.2021
Author(s)
Mesirca P, Nakao S, Nissen SD, Forte G, Anderson C, Trussell T, Li J, Cox C, Zi M, Logantha SJR, Yaar S, Carstensen H, Bidaud I, Stuart L, Soattin L, Morris GM, da Costa Martins PA, Cartwright EJ, Oceandy D, Mangoni ME, Jespersen T, Buhl R, Dobrzynski H, Boyett MR, D'Souza A.
-
Journal Title
Circ Res
Volume: 129
Pages: e1-e20
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Remodelling of the Purkinje network in congestive heart failure in the rabbit.2021
Author(s)
Logantha SJRJ, Cai X, Yanni J, Jones C, Stephenson R, Stuart L, Quigley G, Monfredi O, Nakao S, Oh IY, Starborg T, Kitmitto A, Vohra A, Hutcheon R, Corno A, Jarvis J, Dobrzynski H, Boyett M, Hart G.
-
Journal Title
Circ Heart Failure
Volume: 14
Pages: e007505
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Regulation of sinus node pacemaking and atrioventricular node conduction by HCN channels in health and disease.2021
Author(s)
Boyett MR, Yanni J, Tellez J, Bucchi A, Mesirca P, Cai X, Logantha SJRJ, Wilson C, Anderson C, Ariyaratnam J, Stuart L, Nakao S, Allah EA, Jones S, Lancaster M, Stephenson R, Chandler N, Smith M, Bussey C, Monfredi O, Morris G, Billeter R, Mangoni ME, ZHang H, Hart G, D'Souza A.
-
Journal Title
Prog Biophys Mol Biol
Volume: 166
Pages: 61-85
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
