非ゲノム経路に着目したエストロゲンによる肺動脈性肺高血圧症の病態制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22K16064
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分53020:循環器内科学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 常盤 洋之 東京大学, 医学部附属病院, 特任臨床医 (30834197)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 肺動脈性肺高血圧症 / エストロゲン / non-genomic pathway / 肺高血圧

研究開始時の研究の概要

肺動脈性肺高血圧症（PAH）は詳細な病態が未解明の難治性疾患であり、新たな病態制御機構の解明が望まれる。性ホルモンであるエストロゲンはPAHの病態制御に関与することが知られているが、その効果は報告ごとに相違がある。これはエストロゲンが多様な生理作用を有することが一因であり、その全容解明には様々な視点から作用機序を分類し評価することが必要である。本研究ではエストロゲンの持つ体血管保護作用において近年重要性が見いだされつつある非ゲノム経路（non-genomic pathway）に着目し、同経路のPAHにおける機能の同定を通じ、エストロゲンの病態制御機構の解明に資する新たな知見を得ることを目指す。

研究実績の概要

肺動脈性肺高血圧症（PAH）におけるエストロゲンのnon-genomic pathwayの機能を同定するため、ERαの non-genomic pathwayを全身で障害した遺伝子改変マウス(KRRKI/KIマウス)を用い、PAHにおけるエストロゲンの作用を評価した。VEGFR阻害薬と低酸素により誘導したPAHに対して、野生型雌マウスにおいてはエストロゲンにより肺動脈の中膜肥厚抑制と右室収縮期圧の低下が認められたが、KRRKI/KIマウスではこれらの作用が消失しており、エストロゲンのPAH抑制効果についてERα non-genomic pathwayが重要な役割を担うことが示唆された。
さらにこの血管保護作用について詳細な機序を検証するため、細胞種特異的なERα knockout マウスを用いた実験を行い、内皮細胞特異的にERα をknockoutしたマウスでは、 PAHに対するエストロゲンの保護的効果が減弱することを確認した。
以上の結果からエストロゲンの保護的効果について内皮細胞におけるERαの non-genomic pathway が重要な役割を担っていることが示唆されたため、現在ヒト臍帯静脈内皮細胞や単離培養したマウスの肺動脈内皮細胞を用いて、その詳細な機序の解析を進めている。具体的にはPAHの病態との関連から、内皮細胞に内皮間葉転換誘導や低酸素刺激をくわえ、それらの負荷に対する反応においてエストロゲンが及ぼす効果の同定を試みている。また近年では芳香族炭化水素受容体（AHR）がPAHの病態形成にかかわる機序が解明されつつあるが、同受容体はエストロゲンの細胞内シグナル調整にも関与することが知られており、同受容体と関連したPAHにおけるエストロゲンの作用機構の解析も試みている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

PAHにおけるエストロゲンのnon-genomic pathwayの作用解明に関して、複数系統の遺伝子改変マウスを用いた実験によりその作用機序の絞り込みについては一定の進展が得られている。詳細な分子機構の解明にあたり、細胞を用いた実験系の確立に一定の時間を要したが、徐々に信頼性の高い結果が得られている。

今後の研究の推進方策

単離培養細胞を用いた実験等により、PAHにおけるエストロゲンのnon-genomic pathwayの保護的効果の分子的機序の解明を進める。またnon-genomic pathwayの選択的刺激によりPAHの発症予防や既に誘導されたPAHの治療が可能であるかについても評価を行い、新規治療法としての有用性を検証する。

研究成果

• [雑誌論文] PGC-1α-mediated angiogenesis prevents pulmonary hypertension in mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara T, Takeda N, Hara H, Ishii S, Numata G, Tokiwa H, Katoh M, Maemura S, Suzuki T, Takiguchi H, Yanase T, Kubota Y, Nomura S, Hatano M, Ueda K, Harada M, Toko H, Takimoto E, Akazawa H, Morita H, Nishimura S, Komuro I.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 8 号: 17 ページ: 162632-162632
  • DOI: 10.1172/jci.insight.162632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The emerging role of estrogen's non-nuclear signaling in the cardiovascular disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Tokiwa Hiroyuki、Ueda Kazutaka、Takimoto Eiki
  • 雑誌名: Frontiers in Cardiovascular Medicine 巻: 10
  • DOI: 10.3389/fcvm.2023.1127340
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tie2-Cre-Induced Inactivation of Non-Nuclear Estrogen Receptor-α Signaling Abrogates Estrogen Protection Against Vascular Injury (2023)
  • 著者名/発表者名: Liu Pang-Yen、Fukuma Nobuaki、Hiroi Yukio、Kunita Akiko、Tokiwa Hiroyuki、Ueda Kazutaka、Kariya Taro、Numata Genri、Adachi Yusuke、Tajima Miyu、Toyoda Masayuki、Li Yuxin、Noma Kensuke、Harada Mutsuo、Toko Haruhiro、Ushiku Tetsuo、Kanai Yoshimitsu、Takimoto Eiki、Liao James K.、Komuro Issei
  • 雑誌名: JACC: Basic to Translational Science 巻: 8 号: 1 ページ: 55-67
  • DOI: 10.1016/j.jacbts.2022.07.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Endoplasmic reticulum stress-activated nuclear factor-kappa B signaling pathway induces the upregulation of cardiomyocyte dopamine D1 receptor in heart failure (2022)
  • 著者名/発表者名: Shun Nakamura, Genri Numata, Toshihiro Yamaguchi, Hiroyuki Tokiwa, Yasutomi Higashikuni, Seitaro Nomura, Tetsuo Sasano, Eiki Takimoto, Issei Komuro
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 637 ページ: 247-253
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.11.031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A pacing-controlled protocol for frequency-diastolic relations distinguishes diastolic dysfunction specific to a mouse HFpEF model (2022)
  • 著者名/発表者名: Numata Genri、Takimoto Eiki、Kariya Taro、Adachi Yusuke、Tokiwa Hiroyuki、Toyoda Masayuki、Mafune Ryo、Saito Yoshihiro、Nakamura Shun、Ueda Kazutaka、Ikeda Yuichi、Komuro Issei
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology 巻: 323 号: 3 ページ: H523-H527
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00241.2022
  • 査読あり
• [学会発表] ACHD-sPAHの治療指針をどう立てるべきか (2023)
  • 著者名/発表者名: 常盤洋之
  • 学会等名: 第25回日本成人先天性心疾患学会総会・学術集会
• [学会発表] 経皮的心房中隔欠損閉鎖術が心機能に及ぼす効果に関する心臓 MRI をもちいた解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 常盤 洋之、齊藤 暁人、稲葉 俊郎、後藤 耕策、梅井 正彦、相馬 桂 、上原 雅恵、小室 一成、八尾 厚史
  • 学会等名: 第24回日本成人先天性心疾患学会
• [学会発表] Endothelial-specific inactivation of non-nuclear estrogen receptor-α signaling impairs estrogen protection against vascular injury (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Tokiwa
  • 学会等名: 第6回日本循環器学会 基礎研究フォーラム（BCVR）