解剖学的リモデリングに焦点をあてた動脈管制御法の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05358
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 横山 詩子 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (70404994)
• 研究分担者: 藤田 秀次郎 横浜市立大学, 医学研究科, 共同研究員 (90381516)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 発生・分化 / 生理学 / シグナル伝達 / 動脈管 / リモデリング

研究実績の概要

胎児期に存在する動脈管は出生後には速やかに閉鎖するが、早産児では出生後の動脈管開存症が生命予後を悪化させ、ある種の先天性心疾患では出生後にも動脈管の開存が必要である。つまり、動脈管の閉鎖と開存の制御は小児医療上極めて重要な課題である。動脈管の完全な閉鎖には、胎生中期から始まる解剖学的リモデリングである内膜肥厚が重要な役割を果たす。しかしながら現在の治療では内膜肥厚形成を制御することができておらず、十分な効果が得られていない。本研究では、動脈管の閉鎖に必要な内膜肥厚形成の分子機序を解明し、内膜肥厚形成の制御に基づく新たなアプローチによる動脈管の治療法の開発を行うことを目的とした。先行研究でヒトとラット動脈管を用いて網羅的遺伝子解析を行い、内膜肥厚を誘導する最も有力な候補遺伝子として組織型プラスミノーゲン活性化因子
（tPA またはPLAT）とファイブリン１（FBLN1）の２つを同定し、平成２８年度は、PLAT, FBLN1 がヒト・ラットの動脈管内膜肥厚部に局在し、PLATは内皮細胞、FBLN1は平滑筋細胞から分泌されること、PLAT がMMP-2活性を増加させること、を明らかにした。これを受けて本年度は以下について実験を行い結果を得た。①新規実験系である３次元血管モデルを用いて、PLATがMMP-2を活性化させることで血管の内弾性板を破壊すること、②in vivoにてプラスミノーゲン投与が動脈管内膜肥厚を促進すること、③EP4下流シグナルとして、古典的経路ではなくフォスフォリパーゼC－プロテインキナーゼC－NFkBを介してFBLNの転写活性が亢進すること、④FBLN1がADAMTS1と共役してバーシカンを断片化させることで平滑筋細胞の遊走を促進すること、を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ラット動脈管平滑筋細胞と内皮細胞を用いた検討より、当初の予定通りPLATの内弾性板への役割を明らかにし、FBLN1の転写活性亢進のメカニズムを明らかにできた。特に、PLATは平成３０年度で予定していた実験をすべて終了し、論文が受理されたため、予定以上の進捗が認められた。FBLN1に関しても、ADAMTS1との共役が細胞遊走に重要な役割をはたしていることを明らかにできたため、次年度のin vivoの実験を行うための十分な準備ができた。

今後の研究の推進方策

本年度の検討結果を元に、次年度はin vivoでのFBLN1 の内膜肥厚作用への検討を中心に研究を行う予定である。具体的には以下を行う予定である。①BLN1のラット動脈管器官培養による内膜肥厚作用の検討(ex vivo)：　BLN1のリコンビナントタンパクをラット動脈管組織に添加して器官培養する。48時間後に組織をホルマリン固定しパラフィン切片を作成し、エラスチカ染色をして血管内膜肥厚Image Jソフトウェアを用いて定量する。また、弾性線維の断裂の程度は4段階に評価する。②FBLN1の抑制によりラット動脈管の内膜肥厚が阻害されるかを検討（ex vivo）: FBLN1に対するin vivo用siRNAを30% pluronic gelを用いて動脈管内腔に注入して48時間器官培養し、FBLN1の発現抑制が得られる条件を定量RT-PCRで検討する。さらに、EP4アゴニスト存在下でFBLN1抑制による内膜肥厚抑制を検討する。③FBLN1のラット動脈管の内膜肥厚作用の検討（in vivo）:　PLATまたはFBLN1のリコンビナントタンパクを内膜肥厚形成が無い胎生19日の未熟児ラットに皮下注射で投与して閉腹する。麻酔薬はイソフルレンを用いて行う。48時間後に帝王切開にてラット胎児を摘出し、動脈管組織を①と同様に解析し、内膜肥厚を定量する。

研究成果

• [雑誌論文] Vidarabine, an anti-herpesvirus agent, prevents catecholamine-induced arrhythmias without adverse effect on heart function in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Suita K, Fujita T, Cai W, Hidaka Y, Jin H, Prajapati R, Umemura M, Yokoyama U, Sato M, Knollmann BC, Okumura S, and Ishikawa Y
  • 雑誌名: Pflugers Arch 巻: 470 ページ: 923-935
  • DOI: 10.1007/s00424-018-2121-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Treatment of oral cancer using magnetized paclitaxel (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakakaji Rina、Umemura Masanari、Mitsudo Kenji、Kim Jeong-Hwan、Hoshino Yujiro、Sato Itaru、Masuda Takatsugu、Yamamoto Masahiro、Kioi Mitomu、Koizumi Toshiyuki、Fujita Takayuki、Yokoyama Utako、et al.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 ページ: 15591～15605
  • DOI: 10.18632/oncotarget.24570
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epac activation inhibits IL-6-induced cardiac myocyte dysfunction (2018)
  • 著者名/発表者名: Jin Huiling、Fujita Takayuki、Jin Meihua、Kurotani Reiko、Hidaka Yuko、Cai Wenqian、Suita Kenji、Prajapati Rajesh、Liang Chen、Ohnuki Yoshiki、Mototani Yasumasa、Umemura Masanari、Yokoyama Utako、Sato Motohiko、Okumura Satoshi、Ishikawa Yoshihiro
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 68 ページ: 77～87
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0509-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] The iron chelating agent, deferoxamine detoxifies Fe(Salen)-induced cytotoxicity (2017)
  • 著者名/発表者名: Umemura Masanari、Kim Jeong-Hwan、Aoyama Haruki、Hoshino Yujiro、Fukumura Hidenobu、Nakakaji Rina、Sato Itaru、Ohtake Makoto、Akimoto Taisuke、Narikawa Masatoshi、Tanaka Ryo、Fujita Takayuki、Yokoyama Utako、Taguri Masataka、Okumura Satoshi、Sato Motohiko、Eguchi Haruki、Ishikawa Yoshihiro
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 134 ページ: 203～210
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2017.07.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transient receptor potential cation 3 channel regulates melanoma proliferation and migration (2017)
  • 著者名/発表者名: Oda Kayoko、Umemura Masanari、Nakakaji Rina、Tanaka Ryo、Sato Itaru、Nagasako Akane、Oyamada Chiaki、Baljinnyam Erdene、Katsumata Mayumi、Xie Lai-Hua、Narikawa Masatoshi、Yamaguchi Yukie、Akimoto Taisuke、Ohtake Makoto、Fujita Takayuki、Yokoyama Utako、Iwatsubo Kousaku、Aihara Michiko、Ishikawa Yoshihiro
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 67 ページ: 497～505
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0480-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] L-DOPA sensitizes vasomotor tone by modulating the vascular alpha1-adrenergic receptor (2017)
  • 著者名/発表者名: Masukawa Daiki、Koga Motokazu、Sezaki Anna、Nakao Yuka、Kamikubo Yuji、Hashimoto Tatsuo、Okuyama-Oki Yuki、Aladeokin Aderemi Caleb、Nakamura Fumio、Yokoyama Utako、Wakui Hiromichi、Ichinose Hiroshi、Sakurai Takashi、Umemura Satoshi、Tamura Koichi、Ishikawa Yoshihiro、Goshima Yoshio
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 2 ページ: 1~16
  • DOI: 10.1172/jci.insight.90903
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cardiac overexpression of Epac1 in transgenic mice rescues lipopolysaccharide-induced cardiac dysfunction and inhibits Jak-STAT pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: Jin Huiling、Fujita Takayuki、Jin Meihua、Kurotani Reiko、Namekata Iyuki、Hamaguchi Shogo、Hidaka Yuko、Cai Wenqian、Suita Kenji、Ohnuki Yoshiki、Mototani Yasumasa、Shiozawa Kouichi、Prajapati Rajesh、Liang Chen、Umemura Masanari、Yokoyama Utako、Sato Motohiko、Tanaka Hikaru、Okumura Satoshi、Ishikawa Yoshihiro
  • 雑誌名: Journal of Molecular and Cellular Cardiology 巻: 108 ページ: 170～180
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2017.05.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attenuation of ductus arteriosus intimal thickening in preterm sheep twins compared with singletons (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito Satoko、Yokoyama Utako、Saito Junichi、Sato Shinichi、Usuda Haruo、Watanabe Shimpei、Kitanishi Ryuta、Miura Yuichiro、Saito Masatoshi、Hanita Takushi、Matsuda Tadashi、Ishikawa Yoshihiro
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 67 ページ: 723～729
  • DOI: DOI:10.1007/s12576-017-0565-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathology and molecular mechanisms of coarctation of the aorta and its association with the ductus arteriosus (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Utako、Ichikawa Yasuhiro、Minamisawa Susumu、Ishikawa Yoshihiro
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 67 ページ: 259～270
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0512-x
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication of scaffold-free human vascular graft by periodic hydrostatic pressurization. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, U., Saito, J., Ito, H., Tadokoro, T., Taniguchi, H., Kaneko, M. Ishikawa, Y.
  • 学会等名: The 95th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 肺血管の発達と密接な関連を有する動脈管の発達 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 学会等名: 第２４回日本小児肺循環研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Tissue-type plasminogen activator contributes to remodeling of the ductus arteriosus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito, J., Yokoyama, U. Ishikawa, Y.
  • 学会等名: The 95th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
• [学会発表] Epac1 deficiency inhibits bFGF-induced neointimal formation via diminished phosphorylation of GSK3beta. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Yokoyama, U., Fujita, T., Kubota, T. Ishikawa, Y.
  • 学会等名: The 95th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
• [学会発表] Molecular mechanisms of the ductus arteriosus (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, U
  • 学会等名: he 90th Scientific Session, American Heart Association
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New insights on how to treat patent ductus arteriosus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, U
  • 学会等名: The 8th TAKAO International symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] プロスタグランディンE受容体EP4による弾性線維形成と破壊のメカニズム. (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、石渡遼、石川義弘.
  • 学会等名: 第４９回日本結合組織学会
  • 招待講演
• [学会発表] 動脈管の基礎研究から臨床へ (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、南沢享、石川義弘.
  • 学会等名: 第120回日本小児科学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] プロスタグランディンE受容体EP4による血管の分化と破壊のメカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 学会等名: 横浜市立大学生命医科学研究科連携セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 知っておきたい大動脈瘤の進行のしくみ～世界初の治療薬開発に向けて～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 学会等名: 第49回先端医科学研究センター市民講座
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of Implantable Human Arterial Graft by Periodic Hydrostatic Pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito, J., Yokoyama, U., Ito, H., Tadokoro, T., Sugo, Y., Kurasawa, K., Ogawa, M., Miyagi, E., Taniguchi, H., Kaneko, M. Ishikawa, Y.
  • 学会等名: The 8th TAKAO International symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Antenatal Administration of Betamethasone Contributes to Intimal thickening of the Ductus Arteriosus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kemmotsu, T., Yokoyama, U., Azuma, S., Saito, J., Ito, S., Uozumi, A., Iwasaki, S., Nishimaki, S., Ito, S., Masuda, M., Asou, T.Ishikawa, Y.
  • 学会等名: The 8th TAKAO International symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Prostaglandin E-EP4-mediated fibulin-1 up-regulation plays a role in intimal thickening of the ductus arteriosus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Yokoyama, U., Saito, J., Masuda, M., Asou, T.Ishikawa, Y.
  • 学会等名: The 8th TAKAO International symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 母体ラットへのベタメタゾン投与が動脈管閉鎖に与える作用の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 釼持孝博、横山詩子、齋藤純一、魚住梓、岩崎志穂、西巻滋、伊藤秀一、石川義弘.
  • 学会等名: 第53回日本周産期・新生児医学会学術集会
• [学会発表] Fibulin-1 の動脈管内膜肥厚形成機序 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤智子、横山詩子、石川義弘.
  • 学会等名: 第53回日本周産期・新生児医学会学術集会
• [学会発表] 多胎妊娠では動脈管内膜肥厚が抑制される (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤智子、横山詩子、齋藤純一、佐藤信一、臼田治夫、渡邊真平、北西龍太、三浦雄一郎、埴田卓志、松田直、石川義弘.
  • 学会等名: 第62回日本新生児成育医学会学術集会
• [図書] ガイトン生理学 原著第13 版 第１４章：循環の概要；圧，流量，抵抗の生物物理学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 総ページ数: 1100
  • 出版者: エルゼビア・ジャパン社
• [図書] ガイトン生理学 原著第13 版 第１５章：動脈系と静脈系の血管伸展性と機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 総ページ数: 1100
  • 出版者: エルゼビア・ジャパン社
• [図書] ガイトン生理学 原著第13 版 第８４章：胎児と新生児の生理学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、齋藤純一
  • 総ページ数: 1100
  • 出版者: エルゼビア・ジャパン社
• [図書] 新版 先天性心疾患を理解するための臨床心臓発生学 動脈管閉鎖の分子機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、南沢享
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: メジカルビュー社
• [図書] 新版 先天性心疾患を理解するための臨床心臓発生学 動脈管開存症 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、南沢享
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: メジカルビュー社
• [図書] 小児循環器学 動脈管作用薬 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 診断と治療社
• [備考] 横浜市立大学医学部循環制御医学
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~seiri1/index.html