内皮細胞のバイオメカニズムに基づいた血管新生機序とシェア・ミスマッチング反応の解明

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09308034
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 神谷 瞭 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50014072)
• 研究分担者: 増田 弘毅 秋田大学, 医学部, 教授 (60103462) ; 安藤 譲二 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (20159528) ; 柴田 政廣 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (60158954)
• キーワード: 血管新生 / 血管リモデリング / 壁ずり応力 / GM-CSF / サイトカイン / 遺伝子発現 / mRNA安定化

研究概要

本年度は血流が血管新生や血管のリモデリングに関わる分子機序を検討する目的で、培養血管内皮細胞に流れ負荷装置で定量的な壁ずり応力を加え、血管内皮増殖刺激作用のあるサイトカインの一つである顆粒球・マクロファージ・コロニー刺激因子(GM-CSF)産生の変化を観た。灌流液中のGM-CSF蛋白レベルは15dyn/cm^224時間の壁ずり応力負荷後に、静的コントロールの約6倍に増加した。GM-CSF蛋白の増加は壁ずり応力負荷の時間及び強さに依存した。GM-CSFのmRNAレベルは15dyn/cm^2、24時間のずり応力負荷で静的コントロールの3.7倍に上昇した。GM-CSFのmRNAレベルの時間経過はずり応力負荷開始後2時間でコントロールの1.5倍に上昇し、24時間後にピーク(3.7倍)を示し、48時間後で2.3倍まで漸減した。ずり速度とずり応力の効果を分けて評価するため、通常の培養液(低粘性液)と、これに5%dextranを溶解し粘性を4倍に増加させた灌流液(高粘性液)の2種類を用いて6時間の流れ負荷を加えた。同一のずり速度では、よりずり応力の高い高粘性液の場合が低粘性液の場合と比較して常にGM-CSF mRNAレベルは高かった。このことはGM-CSF mRNAレベルがずり速度よりもずり応力に依存して増加する事を示唆している。nuclear run-on assay、luciferase assayではずり応力によりGM-CSF遺伝子の転写は変化しないことが示された。一方、mRNAの半減期は静的コントロールで23.1分、ずり応力負荷(15dynes/cm^2,24h)では42.3分であった。以上から、血流に起因する壁ずり応力は内皮のGM-CSF遺伝子発現をmRNAの安定性を介して修飾することが示された。この反応は血管新生やリモデリングに関わる可能性がある。

研究成果

• [文献書誌] S.Ichioka: "In vivo measurement of morphometric hemodynamic changes in the micro-circulation during angiogenesis under chronic α1-adrenergic blocker treatment." Microvasc. Res.55. 165-174 (1998)
• [文献書誌] S.Ichioka: "Biological effects of magnetic fields on the microcirculatoryblood flow in vivo" A preliminary report. Med.& Biol.Eng.& Comput.36. 91-95 (1998)
• [文献書誌] T.Murase: "Fluid shear stress transcriptionally induces lectin-like oxidized LDL receptor-1 in vascular endothelial cells." Circ.Res.83. 328-333 (1998)
• [文献書誌] M.Isshiki: "Endothelial Ca^<2+> waves preferentially originate at specific loci in caveolin-rich cell edges." Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95. 5009-5014 (1998)
• [文献書誌] H.Watanabe: "An essential role of myosin light-chain kinase in the regulation of agonist-and fluid-flow-simulated Ca^<2+> influx in endothelial cells." FASEB J.12. 341-348 (1998)
• [文献書誌] K.Kosaki: "Fluid shear stress increases the production of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor by endothlial cells via mRNA stabilization." Cric.Res.81. 794-803 (1998)
• [文献書誌] J.Ando: "Flow-induced endothelial gene regulation. In “Mechanical Forces and the Endothelium" (in press)" P.I.Lelkes ed., Harwood Academic Publishers, London, (1999)
• [文献書誌] M.Shibata: "A phosphorescence measurement of tissue oxygen distribution in the rat cremaster muscle." Proc.Eur.Microcirc. (P.H.Carpentier, en.al.eds.) Monduzzi Editore, Bologna, 6 (1998)