運動ストレスによるＱＴ延長症候群患者の不整脈発症メカニズムの解明

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24591575
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: 大野 聖子 滋賀医科大学, 医学部, 特任助教 (20610025)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀江 稔 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (90183938)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: QT延長症候群 / 運動負荷 / パッチクランプ

Research Abstract

QT延長症候群において、運動ストレスは不整脈発症の誘因となるが、そのリスクは患者ごと、原因遺伝子さらに変異によって異なる。そのため、研究の初年度は、まず臨床的な側面から、遺伝子型・変異によって、運度負荷時の心電図がどのように変化しているかを患者ごとに調べた。
その結果、若年者QT延長症候群患者の多数が変異を同定されるKCNQ1およびKCNH2遺伝子保持者では、これまでの報告と同様、KCNQ1変異保持者では運動時に著明なQT延長をきたしていた。また変異箇所においても運動時のQT延長には差があった。KCNQ1は心筋再分極に重要な遅延整流性カリウムチャネルをコードしているが、そのチャネルのカリウムイオン通貨部位(ポア）領域および細胞内に存在するCリンカー領域に変異を持つ患者では、運動時のQT延長が著明であった。
これらの所見を細胞レベルで証明するため、ポア領域に存在する変異、G269Sについてパッチクランプ法を用いて解析を行った。その結果、運動負荷時の交感神経刺激を模倣したイソプロテレノール負荷において、本来であれば増加するはずのカリウム電流が、変異チャネルにおいては抑制されていることを証明した。この結果は、すでに論文として投稿中である。
また、まれなQT延長症候群の原因遺伝子であるKCNE1は、KCNQ1のβサブユニットとして遅延整流性カリウムチャネルを構成しているが、その変異保持者においても、運動負荷に対するQT時間反応の違いが明らかになった。KCNE1は、膜一回貫通型のタンパクをコードするが、細胞内に位置するC端がβ刺激において重要であることが明らかになっている。そのためC端の変異2種類についてパッチクランプ法で解析し、ｃAMPに対する反応性が異なることを明らかにし、北米不整脈学会で報告予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究実績の概要に記したように、これまでに集積したＱＴ延長症候群患者においては、原因遺伝子に変異が同定された患者の抽出、臨床所見および運動負荷試験の評価をすでに行っている。また一部の遺伝子変異については、パッチクランプ法を用いた機能解析を行い、論文投稿・学会発表を行っている。

Strategy for Future Research Activity

今後、さらにＱＴ延長症候群症例を集積し、遺伝子型と運動負荷試験の結果を評価する予定である。また、これまでにパッチクランプ法での解析を行っていない遺伝子変異についても、解析を行い、β刺激に対する反応性を再現できるかどうか確認し、遺伝子変異ごとの運動負荷に対するリスク評価を行っていく。さらに、QT延長症候群2型の原因遺伝子であるKCNH2変異でも運動負荷によってQT延長をきたす症例があり、これらの変異についても同様の解析を行っていく予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究費の主な用途は、遺伝子変異解析およびパッチクランプによる電気生理学的機能解析に必要な試薬代である。さらに、患者遺伝子採取に必要な交通費、連絡費などに使用予定である。また、研究成果発表のため、国内外の学会への出席および論文投稿にかかる費用を計上している。

Research Products

• [Journal Article] Age-Dependent Clinical and Genetic Characteristics in Japanese Patients With Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy/Dysplasia (2013)
  • Author(s): Ohno S, Nagaoka I, Fukuyama M, Kimura H, Itoh H, Makiyama T, Shimizu A, Horie M.
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-12-1446
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Nonsynonymous Polymorphism in Semaphorin 3A as a Risk Factor for Human Unexplained Cardiac Arrest with Documented Ventricular Fibrillation (2013)
  • Author(s): Nakano Y, Chayama K, Ochi H, Toshishige M,中略 Ohno S, Horie M, Arihiro K, Tashiro S, Makita N, Kihara Y
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 9 Pages: e1003364
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic Background of Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia in Japan. (2013)
  • Author(s): KawamuraM,OhnoS,NaikiN,NagaokaI,DochiK,WangQ,HasegawaK,KimuraH,MiyamotoA,MizusawaY,ItohH,MakiyamaT,SumitomoN,UshinohamaH,OyamaK,MurakoshiN,AonumaK,HorigomeH HondaT,YoshinagaM,ItoM,HorieM
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-12-1460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] L-Type Calcium Channel Mutations in Japanese Patients With Inherited Arrhythmias. (2013)
  • Author(s): Fukuyama M, Ohno S, Wang Q, Kimura H, Makiyama T, Itoh H, Ito M, Horie M.
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-12-1457
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrastructural Maturation of Human-Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes in a Long-Term Culture. (2013)
  • Author(s): Kamakura T, Makiyama T, Sasaki K, Yoshida Y, Wuriyanghai Y, Chen J, Hattori T, Ohno S, Kita T, Horie M, Yamanaka S, Kimura T.
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-12-0987
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic screening of KCNJ8 in Japanese patients with J-wave syndromes or idiopathic ventricular fibrillation (2013)
  • Author(s): Wang Q, Ohno S, Kato K, Fukuyama M, Makiyama T, Kimura H, Naiki N, Kawamura M, Hayashi H, Horie M
  • Journal Title: Journal of arrhythmia Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.joa.2013.01.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flecainide reduces ventricular arrhythmias via a mechanism that differs from that of β-blockers in catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (2013)
  • Author(s): DochiK, WatanabeH, KawamuraM, MiyamotoA, OzawaT, NakazawaY, AshiharaT, OhnoS, HayashiH, ItoM, SakazakiH, KawataH, UsinohamaH, KaszynskiRH, MinaminoT, SumitomoN, ShimizuW, HorieM
  • Journal Title: Journal of arrhythmia Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.joa.2013.01.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-risk long QT syndrome mutations in the Kv7.1 (KCNQ1) pore disrupt the molecular basis for rapid K(+) permeation. (2012)
  • Author(s): Burgess DE, Bartos DC, Reloj AR, Campbell KS, Johnson JN, Tester DJ, Ackerman MJ, Fressart V, Denjoy I, Guicheney P, Moss AJ, Ohno S, Horie M, Delisle BP.
  • Journal Title: Biochemistry. Volume: 51 Pages: 9076, 9085
  • DOI: 10.1021/bi3009449
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel gain-of-function KCNJ2 mutation associated with short-QT syndrome impairs inward rectification of Kir2.1 currents. (2012)
  • Author(s): Hattori T, Makiyama T, Akao M, Ehara E, Ohno S, Iguchi M, Nishio Y, Sasaki K, Itoh H, Yokode M, Kita T, Horie M, Kimura T.
  • Journal Title: Cardiovasc Research Volume: 93 Pages: 666, 673
  • DOI: 10.1093/cvr/cvr329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phenotype Variability in Patients Carrying KCNJ2 Mutations. (2012)
  • Author(s): Kimura H, Zhou J, Kawamura M, Itoh H, Mizusawa Y, Ding WG, Wu J, Ohno S, Makiyama T, Miyamoto A, Naiki N, Wang Q, Xie Y, Suzuki T, Tateno S, Nakamura Y, Zang WJ, Ito M, Matsuura H, Horie M.
  • Journal Title: Circulation Cardiovascular Genetics Volume: 5 Pages: 344, 353
  • DOI: 10.1161/CIRCGENETICS.111.962316
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] KCNE3 T4A as the genetic basis of Brugada-pattern electrocardiogram. (2012)
  • Author(s): Nakajima T, Wu J, Kaneko Y, Ashihara T, Ohno S, Irie T, Ding WG, Matsuura H, Kurabayashi M, Horie M.
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: 76 Pages: 2763, 2772
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-12-0551
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel SCN3B Mutation Associated With Brugada Syndrome Affects Intracellular Trafficking and Function of Nav1.5. (2012)
  • Author(s): Ishikawa T, Takahashi N, Ohno S, Sakurada H, Nakamura K, On YK, Park JE, Makiyama T, Horie M, Arimura T, Makita N, Kimura A.
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: 77 Pages: 959, 967
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-12-0995
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Exon-3 Deletion of RyR2 Encoding Cardiac Ryanodine Receptor Related to Left Ventricular Non-Compaction (LVNC) with Ventricular Arrhythmia and Bradycardia. (2013)
  • Author(s): Ohno S, Omura M, Kawamura M, Kimura H, Itoh H, Makiyama T, Ushinohama H, Makita N, Horie M
  • Organizer: EHRA Europace 2013
  • Place of Presentation: Athens, Greece
  • Year and Date: 20130623-20130626
• [Presentation] Different regulation of IKs channels by two KCNE1 C-terminal variants predicts the QTc response to the exercise stress. (2013)
  • Author(s): Ohno S, Hasegawa K, Makiyama T, Doi S, Horie M
  • Organizer: Heart Rhythm 2013
  • Place of Presentation: Denver, CO, USA
  • Year and Date: 20130508-20130512
• [Presentation] Exon-3 Deletion of RYR2 Leads to Left Ventricular Non-compaction with Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia and Severe Bradycardia (2013)
  • Author(s): Ohno S, Kawamura M, Omura M, Kimura H, Itoh H, Makiyama T, Ushinohama H, Makita N, Horie M
  • Organizer: Japanese Circulation Cociety meeting 2013
  • Place of Presentation: 横浜、神奈川
  • Year and Date: 20130315-20130317
• [Presentation] QT延長症候群合併Down症候群症例におけるSNaP shot法を用いたKCNE1-D85Nアレル頻度の同定 (2012)
  • Author(s): 大野聖子、高橋実穂、福山 恵、王 琦、木村紘美、伊藤英樹、牧山 武、堀米仁志、堀江 稔
  • Organizer: 第30回日本心電学会
  • Place of Presentation: 幕張、千葉
  • Year and Date: 20121012-20121013
• [Presentation] Age dependent clinical and genetic characteristics in Japanese patients with Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/dysplasia (2012)
  • Author(s): Ohno S, Nishio Y, Nagaoka I, Fukuyama M, Kimura H, Itoh H, Makiyama T, Shimiu A, Horie M
  • Organizer: APHRS2012
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 20121003-20121006
• [Presentation] 不整脈源性右室心筋症/異型性 (ARVC/D) における年齢依存性の臨床および遺伝的特徴 (2012)
  • Author(s): 大野聖子、西尾由貴子、長岡伊織、福山 恵、木村紘美、伊藤英樹、牧山武、清水昭彦、堀江稔
  • Organizer: 第60回心臓病学会
  • Place of Presentation: 金沢、石川
  • Year and Date: 20120914-20120916
• [Remarks] 滋賀医科大学呼吸循環器内科
  • URL: http://www.shiga-med.ac.jp/~hqmed1/