大動脈解離病態解明への挑戦：ストレス防御の分子機構とその破綻

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26670621
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 青木 浩樹 久留米大学, 循環器病研究所, 教授 (60322244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金山 朱里 昭和大学, 医学部, 講師 (10338535) ; 田中 啓之 久留米大学, 医学部, 教授 (70197466)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 循環器・高血圧 / シグナル伝達 / 細胞・組織 / 生体分子 / 発現制御

Outline of Annual Research Achievements

大動脈解離の病態には不明な点が多いが、大動脈壁へのストレスとストレス応答のインバランスが病態の基本と考えている。大動脈のストレス応答を血管平滑筋細胞が担っており、その中心的な分子としてMRTF-Aが重要な役割を果たすとの仮説で研究を進めた。血管平滑筋細胞に機械的あるいは液性因子ストレスが加わった場合、最初に変化するのはアクチン細胞骨格であり、MRTF-Aはアクチン細胞骨格のダイナミックスで制御される転写共役因子である。
まず、解離の時間経過を観察するモデルとして、コラーゲン・エラスチン架橋酵素阻害薬であるベータアミノプロピオニトリル（BAPN）とアンジオテンシンIIを同時に持続投与するモデルを開発した（BAPN+AngIIモデル）。２週間の経過で解離が発症し進行するモデルである。
血管へのストレスとしてアンジオテンシンIIを投与し、MRTF-Aの発現をmRNAおよびタンパクレベルで解析した。アンジオテンシンII投与によりMRTF-AのmRNAレベルは変化しなかったが、蛍光免疫染色では大動脈壁中膜平滑筋細胞のMRTF-Aは非常に強く誘導され、核に局在することが示された。このことから、血管壁へのストレスは翻訳後レベルでMRTF-Aを制御していることが示唆された。
アンジオテンシンII負荷が、既知のMRTF-A標的遺伝子（ACTA2, CCN1, MHC11, TNC）の発現に及ぼす影響を検討した。アンジオテンシンII投与はCCN1およびTNCの発現を著明に誘導し、ACTA2およびMHC11の発現を軽度低下させた。MRTF-A阻害薬CCG203971は、CCN1の発現をほぼ完全に抑制し、TNCの発現を軽度抑制した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の目的は、大動脈解離の病態において大動脈壁のストレス応答機構が果たす役割を解明することである。これまでの研究から、大動脈壁ストレス（アンジオテンシンII負荷）が血管平滑筋細胞のMRTF-A発現レベルを翻訳後レベルで制御していることを強く示唆する実験結果を得た。また、ストレスによる遺伝子発現制御にMRTF-Aが関与することも明らかにした。
同時に、MRTF-Aの役割を検証する実験システムとして、コラーゲン・エラスチン架橋酵素阻害薬BAPNとアンジオテンシンIIを同時に持続投与するモデル（BAPN+AngIIモデル）を開発した。再現性良く解離を発症し、比較的時間をかけて病態が進行するため、分子的解析や介入が可能なモデルである。このようなモデルは大動脈壁ストレス応答を分子レベルで解明するのに必須であり、その開発は本研究の遂行に大きく寄与する。さらに、BAPN+AngIIモデルで発症する大動脈解離を定量的に評価する手法を確立した。解離病変を数値的に定義し、病変長から解離重症度を測定する手法である。この評価法開発により、MRTF-Aの役割を部位特異的かつ定量的に評価することが可能になった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、MRTF-Aが解離において果たす役割を明らかにするために、大動脈解離モデル（BAPN+AngIIモデル）にMRTF-A阻害薬CCG203971を投与し、その効果を定量的に解析する。大動脈壁のストレスおよびストレス応答は部位により異なる可能性が高い。この点に着眼し、部位特異的かつ定量的な大動脈解離の重症度評価方法によりMRTF-Aの役割を明らかにする。MRTF-AノックアウトマウスでBAPN+AngIIモデルを作成し、野生型と比較することでMRTF-Aの役割を遺伝学的に明らかにする。
ヒト大動脈解離組織でMRTF-Aの発現、MRTF-A標的分子の発現、および解離病態で重要な役割を果たす炎症シグナル分子や細胞外マトリックスの発現を解析し、相互の量的・空間的な関連を明らかにする。
血管平滑筋細胞の伸展培養において、MRTF-Aによる遺伝子発現制御ネットワークを明らかにし、大動脈壁ストレス応答におけるMRTF-Aの役割を明らかにする。

Causes of Carryover

ほぼ予定通りの使用状況であるが、MRTF-A阻害薬のバルク購入による割引等で次年度使用額15,007円が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度繰越金は測定試薬の購入に充てる予定である。

Research Products

• [Journal Article] BMP type I receptor inhibition attenuates endothelial dysfunction in mice with chronic kidney disease (2014)
  • Author(s): Kajimoto, H. Kai, H. Aoki, H. Uchiwa, H. Aoki, Y. Yasuoka, S. Anegawa, T. Mishina, Y. Suzuki, A. Fukumoto, Y. Imaizumi, T.
  • Journal Title: Kidney international Volume: 87 Pages: 128-36
  • DOI: 10.1038/ki.2014.223
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tenascin C protects aorta from acute dissection in mice (2014)
  • Author(s): Kimura, T. Shiraishi, K. Furusho, A. Ito, S. Hirakata, S. Nishida, N. Yoshimura, K. Imanaka-Yoshida, K. Yoshida, T. Ikeda, Y. Miyamoto, T. Ueno, T. Hamano, K. Hiroe, M. Aonuma, K. Matsuzaki, M. Imaizumi, T. Aoki, H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Pages: 4051
  • DOI: 10.1038/srep04051
  • 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, M. H. Masuda, M. Asou, T. Sugimoto, Y. Aoki, H. Nakamura, T. Ishikawa, Y.
  • Journal Title: Circulation Volume: 129 Pages: 487-96
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.004726
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大動脈瘤の成因と分子病態 (2014)
  • Author(s): 青木浩樹
  • Journal Title: International Review of Thrombosis Volume: 9 Pages: 74-79
• [Presentation] 塩分過剰摂取はIL-17経路を介して大動脈解離を増悪させる (2015)
  • Author(s): 西田憲史、青木浩樹、大野聡子、西原通秀、古荘文、平方佐季、林真貴子、伊東壮平、安川秀雄、福本義弘
  • Organizer: 第44回日本心脈管作動物質学会
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2015-02-06 – 2015-02-07
• [Presentation] Molecular pathogenesis of aortic dissection: The failure of protective mechanism of aortic walls (2014)
  • Author(s): Hiroki Aoki
  • Organizer: 第31回国際心臓研究学会（ISHR）日本部会
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2014-11-28 – 2014-11-29
  • Invited
• [Presentation] B cells Promote the Development of Abdominal Aortic Aneurysm through a proinflammatory response (2014)
  • Author(s): A Furusho, H Aoki, M Nishihara, S Ohno, S Hirakata, N Nishida, S Itou, Y Fukumoto
  • Organizer: 第31回国際心臓研究学会（ISHR）日本部会
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2014-11-27 – 2014-11-28
• [Presentation] Involvement of Macrophage IL-6 Signaling in Aortic Dissection (2014)
  • Author(s): S Ohno, H Aoki, M Nishihara, A Furusho, S Hirakata, N Nishida, S Itou, M Hayashi, Y Fukumoto
  • Organizer: 第31回国際心臓研究学会（ISHR）日本部会
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2014-11-27 – 2014-11-28
• [Presentation] Excessive Sodium Intake Exacerbates Acute Aortic Dissection through Proinflammatory IL-17 Pathway (2014)
  • Author(s): N Nishida, H Aoki, S Ohno, M Nishihara, A Furusho, S Hirakata, M Hayashi, S Itou, H Yasukawa, Y Fukumoto
  • Organizer: 第31回国際心臓研究学会（ISHR）日本部会
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2014-11-27 – 2014-11-28
• [Presentation] Protective Role of Stat3 in Vascular Smooth Muscle Cells During the Development of Acute Aortic Dissection (2014)
  • Author(s): S Hirakata, H Aoki, M Nishihara, S Ohno, A Furusho, N Nishida, S Itou, Y Fukumoto
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2014
  • Place of Presentation: Chicago, IL, USA
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] A Common Gene Network Governs The Cellular Phenotypes in Aortic Dissection (2014)
  • Author(s): S Ohno, H Aoki, M Nishihara, A Furusho, S Hirakata, N Nishida, S Itou, H Yasukawa, Y Fukumoto
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2014
  • Place of Presentation: Chicago, IL, USA
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Involvement of Macrophage Cytokine Signaling in Acute Aortic Dissection (2014)
  • Author(s): S Ohno, H Aoki, M Nishihara, A Furusho, S Hirakata, N Nishida, S Itou, H Yasukawa, Y Fukumoto
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
• [Presentation] Involvement of B cells in Pathogenesis of Abdominal Aortic Aneurysm (2014)
  • Author(s): A Furusho, H Aoki, M Nishihara, S Ohno, S Hirakata, N Nishida, S Itou, Y Fukumoto
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
• [Presentation] Tenascin C protects aorta from acute dissection in mice (2014)
  • Author(s): Aoki H, Kimura T, Yoshimura K, Shiraishi K, Imanaka-Yoshida K, Yoshida T, Ikeda Y, Miyamoto T, Ueno T, Fukumoto Y
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
• [Presentation] Induction of Timp1 in Smooth Muscle Cells during Development of Abdominal Aortic Aneurysms (2014)
  • Author(s): Batmunkh B, Kokubo H, Kamata R, Fujii M, Aoki H, Ishida M, Ishita T, Yoshizumi M
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17