心筋細胞内Ca^<2+>輸送蛋白の遺伝子転写とシグナル伝達系の解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09670692
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 新井 昌史 群馬大学, 医学部, 助手 (60270857)
• キーワード: SERCA2 / ドキソルビシン / 心不全 / 活性酸素 / Egr-1 / MAPK / 遺伝子転写

研究概要

昨年に引き続き、ドキソルビシン(DOX)による心筋障害を心不全のモデルとし、心不全におけるSERCA2遺伝子発現の抑制機構を解析し、以下の結果を得た。
1、 DOXはSERCA2遺伝子転写を阻害する:SERCA2遺伝子-1810〜+350bp領域をラット培養心筋細胞に遺伝子導入し、ルシフェラーゼアッセイを行うと、DOX1μMで、転写活性は10%に著減した。
2、 DOXによるSERCA2遺伝子の抑制には活性酸素が関与する:抗酸化剤N-acetylcysteine前投与により、DOXの抑制効果は回復された。心筋細胞で活性酸素を測定すると、DOX投与で培養心筋細胞中にH202の増加がみられた。H202.の投与はSERCA2 mRNA発現量を40%低下させた。
3、 DOXはSERCA2遺伝子5上流-284〜-72bpに反応領域を持つ: この領域はDOXにより転写活性が非投与時の10%に著減した。
4、 転写因子Egr-1がSERCA2転写活性の抑制を行っている:Egr-1はDOX投与後1時間から上昇し、SERCA2 mRNAレベルと逆相関を示した。Egr-1のAntiense oligonucleoidesは、DOXによるSERCA 2mRNA低下を抑制した。
5、 DOX投与により、p44/42MAPK、p38MAPK、SAPK/JNKが活性化される:DOXlμMの投与で、培養心筋細胞の核にこれらkinase群の活性化が観察された。p44/42MAPKK阻害剤PD98059はEgr-1の発現を抑制し、SERCA2 mRNAの低下を回復させた。
以上より、SERCA2遺伝子発現の低下は、「DOX→細胞内のH202濃度上昇→p44/42MAPKの活性化→抑制性転写因子Egr-1の上昇→SERCA2遺伝子-284bp〜-72bpのGCBoxへの結合による遺伝子転写の抑制」によってもたらされると推測された。

研究成果

• [文献書誌] Masashi Arai: "Sarcoplasmic reticulum genes are selectively down-regulated in cardiomyopathy produced by doxorubicin in rabbits" J Mol Cell Cardiol. 30. 243-254 (1998)
• [文献書誌] Tatsuya Iso: "Humoral factor(S)produced by pressure overload enhance cardiac hypertrophy and natriuretic peptide expression" Am J Physiol(Heart Circ Physiol). 273. H113-H118 (1997)
• [文献書誌] Yoshio Ohyama: "Molecular cloning of rat klotho cDNA:Markedly decreased expression of klotho by acute inflammatory stress" Biochem Biophys Res Commun. 251. 920-925 (1998)
• [文献書誌] Tomoyuki Yokoyama: "Tumor necrosis factor-alpha decreases the phosphorylation levels of Phospholamban and tropopin I in spontaneously beating rat neonatal cardiac myocytes" J Mol Cell Cardiol. 31. 261-273 (1999)
• [文献書誌] Masahiro Inoue: "Impaired expression of brain natriuretic peptide gene in diabetic rats with myocardial infarction" Exp Clin Endocrinol Diabetes. 106. 483-487 (1998)
• [文献書誌] Tsugiyasu Kanda: "Increased severity of viral myocarditis in mice lacking lymphocyte maturation" Int J Cardiol. 68. 13-22 (1999)
• [文献書誌] 新井昌史: "医学のあゆみ" 医歯薬出版社、東京, 6 (1998)
• [文献書誌] 新井昌史: "臨床医" 中外医学社、東京, 2 (1997)