ドキソルビシン心筋症における細胞死誘導シグナル相互連関の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K16028
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 大和田 渉 札幌医科大学, 医学部, 助教 (70896589)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ドキソルビシン心筋症 / ネクロプトーシス / ラパマイシン / ミトコンドリア / フェロトーシス / オートファジー / アントラサイクリン / MLKL

Outline of Annual Research Achievements

<2022年度に得た知見>　ドキソルビシン10 mg/kgを1、3、5日目に腹腔内投与し作成したドキソルビシン心筋症モデルマウスにmTOR阻害薬であるラパマイシン0.25 mg/kgをドキソルビシンの1時間前に前投与したところ生存率および左室駆出率は有意に改善した。また、ネクロプトーシスの実行蛋白であるMLKLはドキソルビシン投与によって心筋で有意に上昇したが、ラパマイシン投与はこれを抑制した。左室心筋の免疫組織染色にてドキソルビシンは活性体であるリン酸化MLKLを上昇させたが、ラパマイシンはこれを抑制した。以上からドキソルビシンは心筋においてネクロプトーシスを誘導し、ラパマイシンはMLKLの活性を有意に抑制しネクロプトーシスの誘導を抑制する可能性が示唆された。さらにMLKLのmRNAはドキソルビシンおよびラパマイシン投与で変化を認めず翻訳後修飾が関与していると考えられた。なおRIPK1阻害薬であるネクロスタチン1の投与はドキソルビシン心筋症マウスの生存率を改善させなかった。
<研究期間全体で得た知見>　①H9c2ラット心筋芽細胞へのドキソルビシン投与で誘導されるネクローシスはMLKLノックダウンによって有意に抑制された。②ドキソルビシン心筋症モデルマウスを作成し生存率と左室駆出率低下、心筋のアポトーシスとフェロトーシスの亢進、オートファジー障害、DUSP5の上昇を確認した。③同心筋の免疫組織染色で活性型リン酸化MLKLが有意に蓄積し、ラパマイシンはこれを有意に抑制した。④ネクロスタチン1はin vitro、in vivo両者で細胞死や死亡率を抑制しなかったことからRIPK1非依存性経路の関与が考えられた。⑤ドキソルビシン心筋症の左室心筋においてラパマイシンはネクロプトーシス誘導蛋白であるMLKLの活性化を有意に抑制し、左室駆出率、生存率を有意に改善させた。

Research Products

• [Presentation] Rapamycin ameliorates doxorubicin-induced cardiomyopathy: potential role of necroptosis. (2023)
  • Author(s): Masaki Shimizu, Wataru Ohwada, Toshiyuki Yano, Hidemichi Kouzu, Tatsuya Sato, Arata Osanami, Toshifumi Ogawa, Yuki Toda, Atsushi Kuno, Masaya Tanno, Masato Furuhashi
  • Organizer: 第87回 日本循環器学会
• [Presentation] Nuclear accumulation of MLKL induces necroptosis in cardiomyocytes: potential implication in Doxorubicin-induced cardiotoxicity. (2022)
  • Author(s): Masaki Shimizu, Wataru Ohwada, Hidemichi Kouzu, Tatsuya Sato, Arata Osanami, Toshifumi Ogawa, Shoya Ino, Yuki Toda, Atsushi Kuno, Masaya Tanno, Toshiyuki Yano
  • Organizer: ESC Congress 2022 Barcelona
  • Int'l Joint Research