| 研究課題/領域番号 |
15K07751
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| 研究機関 | 北里大学 |
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研究代表者 |
堀 泰智 北里大学, 獣医学部, 准教授 (20406896)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 心不全 / 心臓線維化 / 心臓線維芽細胞 / 交感神経受容体 / β3受容体 |
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| 研究実績の概要 |
心不全動物では交感神経の賦活化によってカテコラミンの分泌が上昇しており、心血管系に多く分布している交感神経受容体(AR)が刺激される。ARにはαとβのサブタイプがあり、β-ARには3つのサブタイプ(β1, β2, β3-AR)が存在している。β-ARの慢性的な刺激は心筋線維化を誘起することから、β-ARは心不全の進展に深く関わっていると考えられている。
β3-ARは1980年代後半にクローニングされた新しいβ-ARであり、脂肪細胞や平滑筋に多く発現しているため、当初は肥満や糖尿病の治療薬として注目されていた。しかし、近年では心血管系におけるβ3-ARの局在が明らかとなり、生理学的機能や心不全の病態との関連性が注目されている。しかし、心臓線維芽細胞におけるβ3-ARの局在は知られておらず、β3-ARを介したコラーゲン産生の調節機序は未だ解明されていない。従って、心筋線維化のメカニズムは十分に解明されておらず、心不全におけるβ3-ARの病態生理学的意義は未知のままである。本研究では、β3-ARを介した心筋線維化のメカニズムを解明し、新たな心不全治療薬の開発に向けた基礎的情報を発信することを目的として研究申請した。
平成27年度には、in vitroにおけるβ3-ARを介したコラーゲン産生の調節機序の解析を行うために、ラットの心臓ならびに心臓線維芽細胞におけるβ3-ARの局所的な発現解析を行った。RT-PCR法を用いた解析では、ラット心臓(左心室)におけるβ3-ARのmRNA発現は極めて少なかったが、心臓線維芽細胞ではmRNA発現が確認された。同様に、心臓線維芽細胞においてのみβ3-ARの蛋白発現が確認された。これらの結果から、心臓線維芽細胞における局所的なβ3-ARの存在が明らかとなった。今後は、心臓線維芽細胞においてβ3-ARが担う細胞機能の解明が必要であると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究ではin vitro研究およびin vivo研究から、①心臓線維芽細胞におけるβ3-ARの遺伝子・蛋白質の発現解析、②β3-ARを介したコラーゲン産生の調節メカニズム解析、③心不全モデルラットにおけるβ3-ARを介した心筋線維化ならびに心機能の調節機序の解析を行い、β3-ARを介した心筋線維化のメカニズムを明らかにすることで、心不全治療の発展に向けた新たな基礎的情報の解明を目標としている。
平成27～28年度ではin vitroにおけるβ3-ARを介したコラーゲン産生の調節機序の解析を行うために、①心臓線維芽細胞におけるβ3-ARのmRNAおよび蛋白質の発現を特定し、②β3-ARを介した細胞内シグナルおよびコラーゲン産生の調節機序を分子生物学的に評価することで、β3-ARとコラーゲン産生の調節に関わる各種因子の直接的関連性を解明する計画であった。
平成27年度にはラットの心臓線維芽細胞の初代分離培養法を確立することができ、左心室ならびに心臓線維芽細胞を用いてβ3-ARのmRNA・蛋白質の発現解析を行った。β3-ARのmRNA・蛋白質は左心室からはほとんど確認されなかったが、心臓線維芽細胞では確認することが出来た。これらのことから当初計画にあったβ3-ARを介したコラーゲン産生の調節メカニズム解明に向けた平成27年度の目標はおおむね達成できたと判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度に実施した研究結果では、心臓線維芽細胞においてβ3-ARのmRNA・蛋白質発現を確認することが出来た。このことは心臓線維芽細胞におけるβ3-ARの生物学的機能を解明することで、心臓局所におけるβ3-ARの機能ならびに心臓線維化のメカニズムを理解し、新たな心不全治療の開発に発展できる可能性を示唆している。
平成28年度にはβ3-ARを介したコラーゲン産生の調節機序を解明するために、ウェスタンブロット法を用いて細胞外シグナル調節キナーゼ(ERK)1/2やcAMP応答配列結合タンパク(CREB)などの細胞内シグナル伝達経路を精査すると共に、I型コラーゲンの発現量の変化について解析を行い、研究を推進する計画である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成27度(初年度)には、左心室および心臓線維芽細胞におけるβ3-ARを同定するためのPCRプライマーやウェスタンブロットで使用する1次抗体を始め、消耗品を多く支出している。また、今年度に予定している「β3-ARを介したコラーゲン産生の調節機序の解明」に向けた各種試薬を購入し、予備実験が進行していることから、当初の計画通りに研究は遂行されている。また、当初計画では平成28～29年度の計画にラットにおける心機能解析システム(約120万円)の購入を挙げており、昨年度よりも多くの支出が見込まれるために、残金を次年度に持ち越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28度には心臓線維芽細胞におけるβ3-ARを介した細胞機能の解析を実施するために、β3-ARの作動薬や阻害薬、ERK1/2やCREBなどの各種細胞内シグナルの解析に用いる1次抗体などの消耗品を支出する必要がある。また、平成28～29年度の研究計画を遂行するために心機能解析システム(約120万円)を購入する予定であり、研究費を計画通りに使用することが可能である。
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