ヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の多面的生理学的意義:HO-1欠損症からの学習

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13470160
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 小泉 晶一 金沢大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50019973)
• 研究分担者: 太田 和秀 金沢大学, 医学部附属病院, 講師 (20283129) ; 笠原 善仁 金沢大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30204366) ; 谷内江 昭宏 金沢大学, 医学部, 教授 (40210281) ; 犀川 太 金沢大学, 医学部附属病院, 講師 (60283107)
• キーワード: ヘムオキシゲナーゼ / Carbon monoxide / 先天性心疾患 / 肺高血圧 / 肺高血圧 / ECV304 / 腎尿細管 / Aluくり返し配列

研究概要

1)患児および両親のHO-1遺伝子解析から,母親アリルにエクソン2の欠損,父親アリルではエクソン3に2塩基欠損があることがわかり,患児はその複合ヘテロ接合体であることが知れた。さらに母親の染色体遺伝子を検索したところ,エクソン2を含む1,730bpにおよぶ大きな欠損が証明された。さらに、エクソン2はAluくり返し配列にはさまれる構造であることが知れ、本例のエクソン2欠損はAluくり返し配列の相同的組み換えによる配列欠失と考えられた。
2)各種腎疾患におけるHO-1発現を免疫組織染色法でさらに検討した結果では、ストレスがさほど重篤でないと思われる小児ネフローゼ症候群においても腎尿細管におけるHO-1発現は著しく、腎尿細管には生理的にも常にストレスがかかっていると推察された。また、近位尿細管におけるHO-1発現が、尿蛋白や血尿と有意に相関していた。
3)HO-1はCO産生を介して肺高血圧症の病態に関与している可能性がある。本年度は昨年度に引き続き、先天性心疾患に伴う肺高血圧症例や後天性の血管炎による肺高血圧症例における肺組織内のHO-1発現を免疫組織染色、およびリアルタイムPCR法を用いて検討した。HO-1欠損症ではHO-1産生は全く観察されなかったが、正常肺では、肺胞マクロファージや気道上皮にHO-1産生が認められた。血管炎に伴う肺高血圧症では、気道上皮、肺胞マクロファージのHO-1発現は増強し、さらに、気道周囲や肺動脈壁に浸潤するマクロファージに強いHO-1産生が観察された。一方、原発性肺高血圧症ではHO-1産生の増強は認められなかった。先天性心疾患のVSDでは、肺高血圧を伴う例で肺組織のHO-1mRNA発現量が高かった。HO-1遺伝子プロモーター領域のGT反復配列には有意差を認めなかった。以上より、肺におけるHO-1産生は日常的ストレスを反映しており、HO-1がストレス防御と肺組織の機能恒常性維持に重要であることが示唆された。肺高血圧症においては、その成因によりHO-1の病態への関与が異なる可能性が示された。
4)ヒト細胞株ECV304にHO-1遺伝子を導入し、恒常的HO-1蛋白発現量が異なる種々の細胞株を樹立した。この細胞株を使用して酸化ストレス誘導性細胞障害における、HO-1のストレス防御的意義を検討した。過酸化水素誘導性細胞障害はヘミン10mM存在下で有意に抑制され、HO-1阻害剤であるSnPP添加でこの抑制は解除された。しかし、ヘミン100mM存在下では過酸化水素誘導性細胞障害の抑制は認められなかった。恒常的HO-1蛋白発現株のうち、低〜中等度HO-1蛋白発現株では細胞障害の抑制が認められたが、高度HO-1蛋白発現株では、逆に細胞障害の増強がみられた。このことは、HO-1蛋白発現量が多すぎても、決して防御的には働かず、かえって血管障害を増強する可能性を示唆した。将来の遺伝子治療において、HO-1遺伝子発現を恒常的ではなく、生理的なストレス誘導性とする必要があることを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] Morimoto K, Ohta K, Yachie A, Koizumi S, et al.: "Cytoprotective role of heme oxygenase (HO)-1 in human kidney with various renal diseases"Kidney Intern. 60(5). 1858-1866 (2001)
• [文献書誌] Ohta K, Yachie A: "Role of heme oxygenase-1 in cardiovascular diseases : a novel target for molecular intervention?"J.Endovasc Ther. 8. 444-446 (2001)
• [文献書誌] Kawashima A, Oda Y, Yachie A, Koizumi S, Nakanishi I, et al.: "Heme oxygenase-1 deficiency : the first autopsy case"Hum Pathol. 33(1). 125-130 (2002)
• [文献書誌] 藤本佳代子, 太田和秀, 楊永紅, 谷内江昭宏, 小泉晶一: "尿細管間質障害防御因子としてのHO-1"小児科. 43(2). 163-171 (2002)
• [文献書誌] Hori R, Kashiba M, Toma T, Yachie A, et al.: "Gene transfection of H25A mutant heme oxigenase-1 protects cells against hydroperoxide-induced cytotoxicity"J.Biol.Chem.. 277(12). 10712-10718 (2002)
• [文献書誌] 谷内江昭宏: "ヘムオキシゲナーゼ1欠損症から学ぶもの"日本小児科学会雑誌. 106(10). 1380-1389 (2002)
• [文献書誌] Yachie A, Ohta K, Kasahara Y, Saikawa Y, Koizumi S, et al.: "Heme oxygenase in biology and medicine"Edited by Abraham NG, Alam J, and Nath K., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York. 515 (2002)