血管平滑筋細胞の脂肪酸組成と分化転換：糖尿病性動脈硬化の新規メカニズムの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05294
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 倉林 正彦 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00215047)
• 研究分担者: 磯 達也 群馬大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (10400756)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 血管平滑筋 / 形質変換 / 脂肪酸 / KLF4

研究実績の概要

申請者はこれまで血管平滑筋細胞（SMC）の形質変換の分子機構の解析によって、動脈硬化のメカニズムを解明することを目指してきた。本研究では、脂肪酸の鎖長伸長反応を触媒するElovl6の欠損マウスおよび欠損細胞を用いて、脂肪酸組成の変化がSMCの形質に与える影響を解析している。これまでに以下の点を明らかにした。(1) Elovl6欠損マウスでは血管傷害後の新生内膜形成が著明に抑制される、(2)培養ヒト大動脈SMC中のElovl6発現をノックダウンさせるとPDGFに対する反応性が完全に消失すること、(3)SMCマーカー(平滑筋αアクチンやSM22α)の発現が抑制されること、(4)エネルギーセンサーとして機能するAMP-activated protein kinase (AMPK)が強力に活性化する機構として、セストリンの誘導が重要であること、および(5)Elovl6欠損SMCでは細胞リプログラミング因子であるKLF4の発現が著明に誘導され、その機序としてAMPKの活性化が仲介すること、である。したがって、脂肪酸の「質」の変化がSMCの形質を劇的に変化させるメカニズムとしてAMPK/KLF4経路が主要な役割をすると考えられる。

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

Elovl6欠損マウスとSM22alpha-Creマウスと交配が順調に進む見通しである。

今後の研究の推進方策

以下の2点の解析を優先的に行う。
１．Elovl6 欠損が血管平滑筋細胞の形質変換を起こすメカニズムの解析
Elovl6 欠損は、酸化ストレスおよびセストリンの誘導を介して、SMCの形質変換を誘導するという仮説を検証する。ERストレスマーカーとしてPKR-like ER kinase (PERK), inositolrequiring enzyme 1 (IRE1),ATF6, BiP, eIF2a) C/EBP-homologous protein (Chop), ATF4の発現を検討する。。
２．SMC 特異的Elovl6 欠損マウスの作製と動脈硬化形成の検討
SM22alpha-Cre マウス(Washington 大学Dr. Clay F. Semenkovich より供与を受けている)を用いてSMC特異的Elov6 欠損マウスを作製する。このマウスを高脂肪食にて飼育し、大動脈壁における脂肪酸分画、プラーク面積や組織病理変化、SMC -, マクロファージ-、骨芽細胞‐マーカー遺伝子の発現変化をflox/flox マウスおよび全身性Elov6 欠損マウスと比較する。

研究成果

• [雑誌論文] Fibroblast growth factor 23 inhibits osteoblastic gene expression and induces osteoprotegerin in vascular smooth muscle cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakahara T, Kawai-Kowase K, Matsui H, Sunaga H, Utsugi T, Iso T, Arai M, Tomono S, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Atherosclerosis 巻: 253 ページ: 102-110
  • DOI: 10.1016/j
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Elongation of Long-Chain Fatty Acid Family Member 6 (Elovl6)-Driven Fatty Acid Metabolism Regulates Vascular Smooth Muscle Cell Phenotype Through AMP-Activated Protein Kinase/Krupple-Like Factor 4 (AMPK/KLF4) Signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sunaga H, Matsui H, Anjo S, Syamsunarno MR, Koitabashi N, Iso T, Matsuzaka T, Shimano H, Yokoyama T, Kurabayashi M
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc. 巻: 5 ページ: -
  • DOI: 10.1161/JAHA.116.004014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] A shift of energy substrate shift from fatty acids to glucose exacerbates cardiac dysfunction during pressure overload: A lesson learned from fatty acid binding protein-4 and -5 knockout mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Yogi Umbarawan
  • 学会等名: 日本循環器学会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-19