活性酸素種による心筋障害の病態形成におけるユビキチン転移酵素Itchの機能解析

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25860228
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 高橋 大 山形大学, 医学部, 助教 (90400548)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 活性酸素種 / 心筋障害 / ユビキチン転移酵素Itch / ＴＸＮＩＰ / アポトーシス

Outline of Annual Research Achievements

ユビキチン・プロテアソームシステムを構成するユビキチン転移酵素Itchと、細胞内のROSの調節系であるThioredoxin systemを構成するタンパクのThioredoxin-interacting protein(TXNIP)に着目して、in vitroおよびin vivoで検討した。昨年度までの検討で、活性酸素種(ROS)刺激(ドキソルビシンとH2O2)により心筋細胞中のTXNIP発現が低下し、この低下にはItchを介したTXNIPに対するユビキチン付加が関係していることを証明した。また、Itchを過剰発現させた心筋細胞では、ROSによるアポトーシスが抑制されることも示した。
通常の細胞では、ROS刺激によりアポトーシスが進行するが、これはROS刺激により心筋細胞内のItchの発現が低下(mRNAの発現低下、self-ubiquitinationによる低下）することが一因となっていることを証明した。このことにより、Itchを過剰発現させることで心筋細胞のアポトーシスが抑制できることが説明できる。
また、Itchを心筋特異的に過剰発現させたマウス(Itch TGマウス)は、通常状態からThioredoxin活性が高いことを示した。ドキソルビシンを腹腔内注射した心筋症モデルと心筋梗塞モデルを作成し、Itch TGマウスと野生型マウスで比較したところ、いずれの病態モデルにおいてもItch TGマウスで有意に生存率が高かった。心エコーによる心機能評価でもItch TGマウスではいずれも心機能が保持されていた。Itch TGマウスではアポトーシスが抑制されていることや、電子顕微鏡による評価でItch TGマウスにおけるミトコンドリア形態や機能が保持されていることを確認できた。