心筋リモデリングにおけるmitoNEETによるミトコンドリア機能制御機構の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04815
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 筒井 裕之 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70264017)
• 研究分担者: 絹川 真太郎 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60399871) ; 松島 将士 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80552869)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: ミトコンドリア

研究実績の概要

3ヵ月齢の野生型マウスに比べ12か月齢の野生型マウスでは心筋におけるmitoNEET発現量が低下し、心筋ミトコンドリア鉄量が増加していた。3か月齢の心筋特異的mitoNEETノックアウトマウス（mitoNEET-KO）におけるミトコンドリア鉄量は野生型に比べ有意に低下しており、mitoNEETがミトコンドリア鉄を負に制御している可能性が示唆された。一方、心筋におけるミトコンドリア鉄制御関連蛋白の発現に関しては、mitochondrial ferritinはmitoNEET-KO群で上昇していたが、MFRN2、FXN、ABCB7、ABCB8は両群間で差がなかった。mitoNEET-KO群ではミトコンドリア鉄の上昇に伴って、ミトコンドリア由来の過酸化水素は上昇していた。mitoNEETによるミトコンドリア鉄代謝機構を明らかにするために、In vitro binding assayおよびMass spectrometryによりmitoNEET結合蛋白の探索をおこなったところ、transferrin receptor（TfR）およびadenine nucleotide translocator（ANT）が結合蛋白として同定された。免疫沈降法においてもmitoNEETとTfRおよびANTの結合はin vivoで確認された。ミトコンドリア鉄量はmPTP阻害薬により減少した。12か月齢のmitoNEET-KOマウスでは野生型マウスに比べミトコンドリア由来の過酸化水素は上昇しており、ミトコンドリアreserve capacityは有意に減少し、心拡大、心収縮能の低下を認めた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

培養心筋細胞系におけるミトコンドリア鉄測定には大量の心筋細胞数が必要となるため、in vitroでの鉄評価システムの確立に時間を要しているため

今後の研究の推進方策

mitoNEETによるミトコンドリア鉄制御は腎臓においても観察されていることから、組織や細胞種によらない普遍的な鉄制御機構と考えられる。したがって、培養心筋細胞によるin vitroでの評価を進めるとともに、非心筋培養細胞でも解析を行う。また、mitoNEET-KOマウスを用いて心不全におけるmitoNEETのミトコンドリア鉄制御の役割を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Angiotensin II can directly induce mitochondrial dysfunction oxdative fiber number and induce atrophy in mouse hindlimb skeletal muscle (2015)
  • 著者名/発表者名: Kadoguchi T, Kinugawa S, Takada S, Fukushima A, Furihata T, Homma T, Masaki Y, Mizushima W, Nishikawa M, Takahashi M, Yokota T, Matsushima S, Okia K, Tsutsui H
  • 雑誌名: Exp Physiol 巻: 100(3) ページ: 312-322
• [雑誌論文] Serum brain-derived neurotrophic factor level predicts adverse clinical outcomes in patients with heart failure. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukushima A, Kinugawa S, Homma T, Masaki Y, Furihata T, Yokota T, Matsushima S, Takada S, Kadoguchi T, Oba K, Okita K, Tsutsui H
  • 雑誌名: J Card Fail 巻: 21(4) ページ: 300-306
• [雑誌論文] Small-conductance Ca2+-activated K+ current is upregulated via the phosphorylation of CaMKII in cardiac hypertrophy from spontaneously hypertensive rats. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mizukami K, Yokoshiki H, Mitsuyama H, Watanabe M, Tenma T, Takada S, Tsutsui H
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol 巻: 309(6) ページ: 1066-74
• [雑誌論文] Sesamin prevents decline in exercise capacity and impairment of skeletal muscle mitochondrial function in mice with high-fat diet-induced diabetes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takada S, Kinugawa S, Matsushima S, Takemoto D, Furihata T, Mizushima W, Fukushima A, Yokota T, Ono Y, Shibata H, Okita K, Tsutsui H
  • 雑誌名: Exp Physiol 巻: 100(11) ページ: 1319-30
• [学会発表] Desruption of mitoNEET, outer mitochondrial membrane protein, increases mitochondrial iron content in the heart (2015)
  • 著者名/発表者名: Furihata T, Kinugawa S, Takada S, Matsushima S, Mizushima W, Yokota T, Tsutsui H
  • 学会等名: The 32nd Annual Meeting of the International Society for Heart Research Japanese Section
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-11 – 2015-12-11
• [学会発表] Disruption of mitoNEET protein increases mitochondrial iron content in the heart (2015)
  • 著者名/発表者名: 降旗高明，絹川真太郎，松島将士，高田真吾，福島 新，水島 航，門口智泰，正木芳弘，横田 卓，筒井裕之
  • 学会等名: 第79回日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府大阪市)
  • 年月日: 2015-04-24 – 2015-04-24
• [図書] 座談会 わが国発の心不全における利尿薬基礎研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 筒井裕之，岩永善高，石光俊彦，斎藤能彦
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: メディカルレビュー社
• [図書] 心筋炎症/酸化ストレス制御による心不全治療 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松島将士，筒井裕之
  • 総ページ数: 125
  • 出版者: 科学評論社