心不全の心筋におけるエンドセリン産生の転写調節機構に関する分子生物学的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11770346
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 結城 幸一 旭川医科大学, 医学部, 助手 (80302420)
• キーワード: エンドセリン / 心不全 / 心筋細胞 / エネルギー代謝不全

研究概要

本研究の目的は、心不全のような慢性期の病態におけるエンドセリン(ET)-1産生のメカニズムを明らかにすることである。我々は心不全という病態が、その一側面では心筋のエネルギー代謝不全であることに着目した。心不全において、心筋のエネルギー産生系はミトコンドリアにおける脂肪酸のβ酸化から解糖系にシフトしている。この解糖系の遺伝子の発現を制御している転写因子の一つとしてhypoxia inducible factor(HIF)-1αがある。本研究はHIF-1αとET-1との関係について調べ、以下のことを明らかにした。
1.2つの心不全モデル動物を用いて遺伝子発現の変化を経時的に調べた。その結果、HIF-1αの遺伝子発現はET-1の遺伝子発現と相関して、心不全の進行と共に増加した。
2.ET-1の5'非翻訳領域には、HIF-1αの認識配列が存在する。HIF-1α及びET-1の5'非翻訳領域を組み込んだプラスミドを用いて、ルシフェラーゼアッセイを行った。その結果、HIF-1αはET-1の5'非翻訳領域を認識してET-1の遺伝子発現を増加した。
3.HIF-1αとET-1の翻訳調節領域との結合を確認するために、ゲルシフトアッセイをおこなった。その結果、心筋細胞内のHIF-1α蛋白質とET-1の5'非翻訳領域のオリゴヌクレオチドとの結合が認められた。
4.心筋のエネルギー代謝不全によってET-1の遺伝子発現が上昇するか、培養心筋細胞を使って調べた。ミトコンドリアの機能を障害した時、HIF-1αとET-1の遺伝子発現は顕著に増大した。この時、HIF-1αのアンチセンスオリゴヌクレオチドの添加は、ET-1の遺伝子発現増大を抑制した。これらの結果は、心不全においてエネルギー代謝不全を補うためにHIF-1αが誘導され、これがET-1の産生増大の一部を担っていることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Kakinuma,Y: "Myocardial expression of endothelin-2 is altered reciprocally to that of endothelin-1 during ischemia of cardiomyocytes in vitro and during heart failure in vivo."LIFE SCIENCES. 65・16. 1671-1683 (1999)
• [文献書誌] Yuki,K: "Mitochondrial dysfunction increases expression of endothelin-1 and induces of apoptosis through caspase-3 activation in rat cardiomyocytes in vitro."Journal of Cardiovascular Pharmacology. 36・5. S205-S208 (2000)
• [文献書誌] Murakoshi,N: "Impairment of cardiac energy metabolism in vivo causes hemodynamic abnormality and increases cardiac expression of preproendothelin-1 mRNA."Journal of Cardiovascular Pharmacology. 36・5. S128-S131 (2000)
• [文献書誌] Kakinuma,Y: "Mitochondrial dysfunction of cardiomyocytes causing an impairment of cellular energy metabolism induces apoptosis, which is accompanied by an increase in cardiac ET-1 expression."Journal of Cardiovascular Pharmacology. 36・5. S201-S204 (2000)
• [文献書誌] Iemitsu,M: "Intense exercise causes decreases in both expression of endothelial NO synthase and tissue NOx level in the heart."American Journal of Physiology. 279・3. R951-R959 (2000)
• [文献書誌] Kakinuma,Y: "A novel molecular mechanism of increased myocardial endothelin-1 expression in the failing heart involved by the transcriptional factor HIF-1α that is induced for the impaired myocardial energy metabolism."Circulation. (in press).