遺伝子工学、細胞工学を用いた心筋病態生理の解析ー心筋症における検討を中心に

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62440041
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 矢崎 義雄 東京大学, 医学部・第三内科(病), 助教授 (20101090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小室 一成 東京大学, 医学部・第三内科(病), 医員 ; 倉林 正彦 東京大学, 医学部・第三内科(病), 助手 (00215047) ; 土持 英嗣 東京大学, 医学部・第三内科(病), 助手 (90197715) ; 山沖 和秀 東京大学, 医学部・第三内科(病), 助手 (70182409)
• Keywords: 心筋細胞 / 心肥大 / cーfos / プロモ-タ-機能 / CATアッセイ / Northern blot

Research Abstract

心筋に負荷が加わると蛋白の生合成を促進して肥大を形成する。このような機械的なストレスがどのような機序で蛋白の生合成を行う遺伝子が発現されるか、心肥大形成の生化学的な機序の最も重要な代謝過程が全く不明であった。培養心筋細胞を用いた実験より、カテコラミンはα_1受容体を介してCキナ-ゼを活性化して遺伝子を発現して心筋細胞の肥大をもたらすこと、また灌流心による実験ではAキナ-ゼの関与が示唆されている。我々は変形自在なシリコンで培養ディシュを作成し、これに心筋細胞を接着して伸展し、直接変形刺激を加える装置を開発して、負荷が細胞内に情報が伝達される機序について分子生物学的に解析した。まず負荷に対して早期に反応する遺伝子として、細胞の増殖と分化に重要な役割を担っている核内癌遺伝子、cーfosを指標に、その発現様式を検討した。心筋細胞を伸展すると15分にピ-クを有するcーfos mRNAの増加がNorthern blot法によって示された。2時間後には刺激前のレベルに戻ることからシグナル様の発現様式をとっている。ディシュを伸展する程度によりmRNAレベルが増加することから、遺伝子発現の直接刺激になっていることが示唆された。機械的ストレスがcーfos遺伝子の転写活性を上昇させている可能性を示すために、cーfos遺伝子のプロモ-タ-領域をCAT遺伝子に接合して発現ベクタ-に組み入れ、心筋細胞にトランスフェクトして伸展刺激を与えて、CAT活性の変化を検討すると、著しい発現を認めた。すなわち、心筋細胞は機械的なストレスを受けるとcーfos遺伝子の転写活性の上昇をきたし、蛋白の生合成促進をうながして肥大を形成する反応系が存在することを示した。変形刺激が心筋細胞でどのようにして受け止められてcーfos遺伝子のプロモ-タ-活性を上昇させ、その転写を活性化するか、そのシグナル伝達系の究明は、心肥大形成機序解明の極めて大きな課題となっている。

Research Products

• [Publications] Masahiko Kurabayashi,et al.: "Molecular cloning and characterization of human atrial and ventricular myosin alkali chain cDNA clones." J.Biol.Chem.263. 13930-13936 (1988)
• [Publications] Hidetsugu Tsuchimochi,et al.: "Heterogeneity of beta-type myosin isozymes in the hyman heart and regulational mechanisms in their expression.:Immunohistochemical study using monoclonal antibodies." J.Clin.Invest.81. 110-118 (1988)
• [Publications] Yoshio Yazaki,et al.: "Molecular analysis of cardiac hypertrophy." J.PharmacobioーDyn.12. s-100 (1989)
• [Publications] Issei Komuro,et al.: "Molecular cloning and characterization of a Ca^<2+> +Mg^<2+> -dependent adenosine triphosphatase from rat cardiac sarcoplasmic reticulum.:regulation of its expression by pressure overload and developmental stage." J.Clin.Invest.83. 1102-1108 (1989)
• [Publications] Mitsuaki Isobe,et al.: "Quantification of myocardial infarct size after coronary reperfusion by serum cardiac myosin light chain II in conscious dogs." Circ.Res.65. 684-694 (1989)
• [Publications] Mitsuaki Isobe,et al.: "Infarct sizing after Reperfusion by two-dimensional echocardiography and serum cardiac myosin light chain II in conscious dogs:Dissociation between early left ventricular wall motion and ultimate infarct size." Jpn.Circ.J.53. 1100-1107 (1989)
• [Publications] Yoshio Yazaki,et al.: "Cardiac mechanics and function in the normal and diseased heart" SpringerーVerlag Tokyo, 63-72 (1989)
• [Publications] Yoshio Yazaki,et al.: "Cardiomyopathy Update 2 Hypertrophic Cardiomyopathy" University of Tokyo Press, 97-111 (1989)