小児期から進行する動脈硬化性リモデリングの分子機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293236
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 横山 詩子 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (70404994)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 動脈硬化 / プロスタグランディンE / 小児 / 循環器・高血圧

Outline of Annual Research Achievements

動脈硬化は川崎病罹患後や低出生体重児でその発症リスクが高いとされ、動脈硬化が成人特有の問題ではないことが明らかになってきたが、小児期における動脈硬化の前病変の進行の実態とその分子機序の解明はいまだ未開拓分野である。我々は先行研究で、冠動脈ではすでに0歳児から徐々に動脈硬化の前病変である内膜肥厚が進行し、プロスタグランディンE2 （PGE2）受容体EP4が高発現することを見出した。これらの結果を基に、本研究では小児期から進行する動脈硬化性リモデリングの分子機構をPGE2-EP4シグナルに焦点を当てて解明することを目的とする。0歳から71歳までの10例の心疾患以外で亡くなった患者の冠動脈を検討し、①すでに0歳児から動脈硬化の前病変である内膜肥厚が存在し、年齢とともに内弾性板の断裂を伴う内膜肥厚が全周性となりその厚みも増加していた。また、②内膜肥厚部位には炎症細胞（CD68陽性）の浸潤がなく冠動脈は病的変化の前段階にあること、③全年齢を通して冠動脈にはプロスタグランディンE2 受容体の中でも特にEP4が高発現することが明らかとなった。また、ヒト冠動脈平滑筋細胞を用いて質量分析を行い、冠動脈平滑筋はEP4刺激により動脈硬化を促進する蛋白群を分泌することを見出した。また、動脈硬化を起こしにくい他の血管では幼少時からの内膜肥厚は認められなかったことから、冠動脈での前病変変化は、血圧に対して起こる単なる加齢に伴う血管の変化ではないことが示唆された。さらに、EP4シグナルの抑制が動脈硬化の抑制につながるかを、動脈硬化発症マウスであるApoE欠損マウスとEP4のダブル欠損マウスを用いて検討したところ、EP4シグナルの抑制が動脈硬化発症抑制につながる可能性が示された。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の予定であった、ヒト冠動脈組織での発現蛋白の検討と、ヒト冠動脈平滑筋細胞でのEP4シグナルの作用の検討を行うことができた。動脈硬化の進行を、0歳から71歳までの患者の冠動脈の組織標本を用いて検討し、小児期からの冠動脈病変の進行経過の全体像をとらえることができ、EP4シグナルの動脈硬化への関与を示唆する結果を得られたことに加え、遺伝子改変動物でも、EP4シグナルの動脈硬化促進作用を明らかにしたため、研究の進捗は期待以上であると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

これまでの成果より、小児期からの動脈硬化の進展においてEP4シグナルが関与する可能性が示唆されたため、本年度はEP4の刺激が血管壁の様々な分子に与える作用をヒト冠動脈平滑筋細胞を用いてin vitroで検討する。EP4シグナルが冠動脈平滑筋細胞で動脈硬化病変形成に及ぼす分子メカニズムを明らかにすることができることが期待される。
具体的には、冠動脈平滑筋細胞を用いた、EP4刺激による動脈硬化関連分子の挙動の検討と、血管平滑筋特異的EP4発現マウスを用いたEP4シグナルの検討を予定している。In vitroの実験においては、平滑筋細胞に対するEP4刺激がプロテオグリカン、プロテアーゼ、コラーゲン、弾性線維関連分子、平滑筋細胞骨格関連分子に与える影響、内皮細胞活性化に与える影響を検討する。In vivoの実験では、現在動脈平滑筋に特異的にEP4を発現するマウスの作製が終わり、実験を開始している。これらを用いて、動脈での血管内膜肥厚、細胞外基質の変化、平滑筋細胞の分化度、内皮細胞の活性化、炎症細胞の浸潤の有無、について解析する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Oscillation of cAMP and Ca2+ in cardiac myocytes: a systems biology approach. (2015)
  • Author(s): Kamide T, Okumura S, Ghosh S, Shinoda Y, Mototani Y, Ohnuki Y, Jin H, Cai W, Suita K, Sato I, Umemura M, Fujita T, Yokoyama U, Sato M, Furutani K, Kitano H, Ishikawa Y.
  • Journal Title: J Physiol Sci. Volume: 65(2) Pages: 195-200
  • DOI: 10.1007/s12576-014-0354-3.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coupling of beta1-adrenergic receptor to type 5 adenylyl cyclase and its physiological relevance in cardiac myocytes. (2015)
  • Author(s): TsunematsuT, Okumura S, Mototani Y, Ohnuki Y, Jin H, Cai W, Suita K, Sato I, Umemura M, Yokoyama U, Sato M, Fujita T, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications (BBRC) Volume: - Pages: -
  • DOI: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Microfluidic perfusion culture system for multilayer artery tissue models. (2014)
  • Author(s): Yamagishi Y, Masuda T, Matsusaki M, Akashi M, Yokoyama U, Arai F.
  • Journal Title: Biomicrofluidics. Volume: VOL.8 Pages: 064113
  • DOI: 10.1063/1.4903210
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exendin-4 ameliorates cardiac ischemia/reperfusion injury via caveolae and caveolins-3. (2014)
  • Author(s): Tsutsumi YM, Tsutsumi R, Hamaguchi E, Sakai Y, Kasai A, Ishikawa Y, Yokoyama U, Tanaka K.
  • Journal Title: Cardiovasc Diabetol. Volume: VOL.13 Pages: 132
  • DOI: 10.1186/PREACCEPT-1916507751134656
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Decreased serum osmolality promotes ductus arteriosus constriction. (2014)
  • Author(s): Aoki R, Yokoyama U*, Ichikawa Y, Taguri M, Kumagaya S, Ishiwata R, Yanai C, Fujita S, Umemura M, Fujita T, Okumura S, Sato M, Minamisawa S, Asou T, Masuda M, Iwasaki S, Nishimaki S, Seki K, Yokota S, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Cardiovasc Res. Volume: VOL.104 Pages: 326～336
  • DOI: 10.1093/cvr/cvu199
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Epac1-dependent phospholamban phosphorylation mediates the cardiac response to stresses. (2014)
  • Author(s): Okumura S, Fujita T, Cai W, Jin M, Namekata I, Mototani Y, Jin H, Ohnuki Y, Tsuneoka Y, Kurotani R, Suita K, Kawakami Y, Hamaguchi S, Abe T, Kiyonari H, Tsunematsu T, Bai Y, Suzuki S, Hidaka Y, Umemura M, Ichikawa Y, Yokoyama U, Sato M, Ishikawa F, Izumi-Nakaseko H, Adachi-Akahane S, Tanaka H, Ishikawa Y.
  • Journal Title: J Clin Invest. Volume: VOL.124 Pages: 2785～2801
  • DOI: 10.1172/JCI64784
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Thromboxane A(2) receptor stimulation promotes closure of the rat ductus arteriosus through enhancing neointima formation. (2014)
  • Author(s): Yokota T, Shiraishi R, Aida T, Iwai K, Liu NM, Yokoyama U, Minamisawa S.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: VOL.9 Pages: e94895
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094895
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protection of cardiomyocytes from the hypoxia-mediated injury by a Peptide targeting the activator of g-protein signaling 8. (2014)
  • Author(s): Sato M, Hiraoka M, Suzuki H, Sakima M, Mamun AA, Yamane Y, Fujita T, Yokoyama U, Okumura S, Ishikawa Y.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: VOL.9 Pages: e91980
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0091980
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hyperthermia generated with ferucarbotran (Resovist®) in an alternating magnetic field enhances cisplatin-induced apoptosis of cultured human oral cancer cells. (2014)
  • Author(s): Sato I, Umemura M, Mitsudo K, Kioi M, Nakashima H, Iwai T, Feng X, Oda K, Miyajima A, Makino A, Iwai M, Fujita T, Yokoyama U, Okumura S, Sato M, Eguchi H, Tohnai I, Ishikawa Y.
  • Journal Title: J Physiol Sci. Volume: VOL.64 Pages: 177～183
  • DOI: 10.1007/s12576-014-0309-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Store-Operated Ca(2) (+) Entry (SOCE) Regulates Melanoma Proliferation and Cell Migration. (2014)
  • Author(s): Umemura M, Baljinnyam E, Feske S, De Lorenzo MS, Xie LH, Feng X, Oda K, Makino A, Fujita T, Yokoyama U, Iwatsubo M, Chen S, Goydos JS, Ishikawa Y, Iwatsubo K.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: VOL.9 Pages: e89292
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0089292
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Geranylgeranylacetone protects the heart via caveolae and caveolin-3. (2014)
  • Author(s): Tsutsumi YM, Tsutsumi R, Horikawa YT, Sakai Y, Hamaguchi E, Ishikawa Y, Yokoyama U, Kasai A, Kambe N, Tanaka K.
  • Journal Title: Life Sci, Volume: VOL.101 Pages: 43～48
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2014.02.019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Three-Dimensional Multilayers of Smooth Muscle Cells as a New Experimental Model for Vascular Elastic Fiber Formation Studies. (2014)
  • Author(s): Ishiwata R, Yokoyama U*, Matsusaki M, Asano Y, Kadowaki K, Ichikawa Y, Umemura M, Fujita T, Minamisawa S, Shimoda H, Akashi M, and Ishikawa Y.
  • Journal Title: Atherosclerosis, Volume: VOL.233 Pages: 590～600
  • DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2014.01.045
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prostaglandin E2 inhibits elastogenesis in the ductus arteriosus via EP4 signaling. (2014)
  • Author(s): Yokoyama U, Minamisawa S, Shioda A, Ishiwata R, Jin MH, Masuda M, Asou T, Sugimoto Y, Aoki H, Nakamura T, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Circulation, Volume: VOL.129 Pages: 487～496
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.004726
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 実験的アプローチによる新たな動脈管開存症治療の開発 (2015)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 第一回新生児科指導医養成事業による教育セミナー
  • Place of Presentation: 東北大学病院（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-28
  • Invited
• [Presentation] Fabrication of tissue-engineered human arterial constructs by cyclic hydrostatic pressure. (2015)
  • Author(s): Tonooka Y, Yokoyama U, Koretake R, Ishiwata R, Sakuma S, Kaneko M, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 92th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] ナノ薄膜技術を用いた高弾性を有する動脈グラフトの作製 Construction of biological elastic vessels by extracellular matrix nanofilm-based cell accumulation technique. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U.
  • Organizer: The 92th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] PGE2-EP4 sigaling promotes vascular intimal thickening via fibulin-1. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U, Yanai C, Sato A, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] Secretome-based identification of PGE2-regulated proteins in human abdominal aortic aneurysm. (2015)
  • Author(s): Ishiwata R, Yokoyama U, Arakawa N, Ishikawa Y.
  • Organizer: he 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] PGE2-EP4 exerts an anti-fibrotic effect in the heart. (2015)
  • Author(s): Ishiwata R. Yokoyama U, Inoue S, Ichikawa Y, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] PGE2-EP4 sigaling in smooth muscle cell plays a role in chronic inflammation of aortic abdominal aneurysm. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U, Ichikawa Y, Ishiwata R, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランディンE－EP4はfibulin-1を介して生理的・病的血管内膜肥厚の形成に関与する Prostaglandin E2-EP4 is involved in physiological and pathological intimal thickening via fibulin-1 (2014)
  • Author(s): 矢内千春、横山詩子、熊谷駿、手島隆之、佐藤綾美、石川義弘
  • Organizer: 第13回日本心臓血管発生研究会
  • Place of Presentation: 磐梯熱海温泉 ホテル 華の湯（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] Prostaglandin E2-EP4 plays a protective role against cardiac fibrosis. (2014)
  • Author(s): Ishiwata R, Yokoyama U, Inoue S, Ichikawa Y, Ishikawa Y.
  • Organizer: European Society of Cardiology
  • Place of Presentation: Spain, Barcelona
  • Year and Date: 2014-08-30 – 2014-09-03
• [Presentation] 動脈管は面白い (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 第24回心研小児科夏季セミナー
  • Place of Presentation: 東京女子医科大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2014-07-26 – 2014-07-27
  • Invited
• [Presentation] 仕事の多様化について (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 横浜市立大学第２回Joinの会
  • Place of Presentation: 横浜市立大学附属 市民総合医療センター(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2014-07-19 – 2014-07-19
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランディンEによる血管弾性線維の制御メカニズム (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 東京農工大学 材料健康科学「Cell to Body Dynamicsセミナー」
  • Place of Presentation: 東京農工大学（東京都小金井市）
  • Year and Date: 2014-07-18 – 2014-07-18
  • Invited
• [Presentation] グルタミン酸が動脈管閉鎖に及ぼす作用の検討 (2014)
  • Author(s): 藤田秀次郎、横山詩子、青木理加、岩崎志穂、西巻滋、関和男、横田俊平、石川義弘
  • Organizer: 第50回日本周産期・新生児医学会学術集会
  • Place of Presentation: シェラトングランデトーキョーベイ（千葉県浦安市）
  • Year and Date: 2014-07-13 – 2014-07-15
• [Presentation] ヒト大動脈瘤組織におけるPGE2-EP4誘導性分泌タンパク質の網羅的解析 (2014)
  • Author(s): 石渡遼、横山詩子、荒川憲昭、安田章沢、郷田素彦、鈴木伸一、益田宗孝、石川義弘
  • Organizer: 第35回日本循環制御医学会総会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-07-04 – 2014-07-05
• [Presentation] Nuclear Factor kappa B Inhibition Promotes Closure of the Rat Ductus Arteriosus. (2014)
  • Author(s): Kajimura I, Yokoyama U, Ishikawa Y, Minamisawa S.
  • Organizer: Experimental Biology Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [Presentation] cAMP reverses the pro-fibrogenic phenotype of cardiac myofibroblasts. (2014)
  • Author(s): Aroonsakool N, Yokoyama U, Lu D, Patel HH, Insel PA.
  • Organizer: Experimental Biology Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [Presentation] Prostaglandin E2 receptor EP4 signaling in vascular smooth muscle cells decreases aortic elasticity. (2014)
  • Author(s): Ichikawa Y, Yokoyama U, Ishikawa Y.
  • Organizer: Experimental Biology Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [Book] Etiology and Morphogenesis of Congenital Heart Disease. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • Total Pages: -
  • Publisher: Springer
• [Book] Nanomedicine and Nanotoxicology. (2014)
  • Author(s): Yokoyama U*, Ishikawa Y.
  • Total Pages: 271(159-174)
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 横浜市立大学医学部循環制御医学
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~seiri1/index.html