ノックインマウスを用いたヒト遺伝性心筋症の病態形成メカニズム解明と治療薬の検討

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K08514
• 研究機関: 国立研究開発法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 杜 成坤 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (90590646)
• 研究分担者: 森本 幸生 国際医療福祉大学, 福岡保健医療学部, 教授 (50202362)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 肥大型心筋症 / 拡張型心筋症 / 早期診断 / 心筋トロポニンT / ノックインマウス

研究実績の概要

平成29年度S179F HCM計画の実施：M-モード心エコー検査により、S179F HCMホモマウスの左心室内腔の縮小は0.5ヶ月齢で発生し、年齢の増加に従って進行する傾向が認められた。S179F HCMホモマウスでは、左心室短軸方向の収縮は異常がないことに対し、左心室長軸方向の収縮が低下することが、1ヶ月齢より発生することが認められた。右心室径/左心室径のratioの増加は3ヶ月齢より発生することが分かった。カラードップラー検査により、左心室拡張機能障害は0.5ヶ月齢では軽度であるが、年齢の増加に従って増悪することが分かった。また、この心筋トロポニンTミスセンス変異S179Fは、このモデルマウスの心筋ミオフィラメントCa2+感受性を増加する結果が得られている。このCa2+感受性の増加に対する代償機構の一つとしては、1ヶ月齢では主にphospholambanリン酸化の減少により、3ヶ月齢ではphospholambanリン酸化とSERCA2a発現量の減少によるものであることが、ウエスタンブロット解析で分かった。

平成29年度ΔK210 DCM計画の実施：このΔK210 DCMマウスは、成熟期において高頻度の突然死、心筋間質線維化、心拡大、両心室収縮機能低下などが認められている。0.5ヶ月齢において、M-モード心エコー解析を行ったところ、ΔK210 DCMマウスは左心室内腔が顕著な増大、中隔厚と自由壁厚が減少、EFの低下など、遺伝子変異量依存的にDCMの特徴が現れていることが明らかにされた。以上のことにより、このDCMマウスはかなり早い時期から心不全を発症することが分かった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

DCMマウスに対しては、へテロ同士で繁殖して得たマウスを利用して調べている。ホモマウスの出生確率はもともと低く、しかも死亡率が高い。そのため、研究計画に必要な数になるまで時間がかかり、DCMマウスに対するタンパクレベルの解析がやや遅れている。

今後の研究の推進方策

平成29年度の続きとしては、HCMとDCMマウスに対して、Ca2+ハンドリング及び心肥大・心不全における重要なシグナリングの異常があるかどうかを続けて経時的に調べる予定である。
また、今まで得られた結果にもとづき、有効性が期待される治療薬候補をHCMマウスに投薬し、その予防・治療効果を検討する予定である。

次年度使用額が生じた理由

主に次年度分の消耗品（飼育費を含む）、及び分子レベル解析用の抗体・試薬予算に充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] CaMKII-mediated phosphorylation of RyR2 plays a crucial role in aberrant Ca2+ release as an arrhythmogenic substrate in cardiac troponin T-related familial hypertrophic cardiomyopathy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuda S, Sufu-Shimizu Y, Kato T, Fukuda M, Nishimura S, Oda T, Kobayashi S, Yamamoto T, Morimoto S, Yano M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 496 ページ: 1250-1256
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.01.181.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardiotonic actions of quercetin and its metabolite tamarixetin through a digitalis-like enhancement of Ca2+ transients. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayamizu K, Morimoto S, Nonaka M, Hoka S, Sasaguri T.
  • 雑誌名: Arch Biochem Biophys. 巻: 637 ページ: 40-47
  • DOI: 10.1016/j.abb.2017.11.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted Genome Replacement via Homology-directed Repair in Non-dividing Cardiomyocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishizu T, Higo S, Masumura Y, Kohama Y, Shiba M, Higo T, Shibamoto M, Nakagawa A, Morimoto S, Takashima S, Hikoso S, Sakata Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 ページ: 9363
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09716-x.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cardiac vagal control in a knock-in mouse model of dilated cardiomyopathy with a troponin mutation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhan DY, Du CK, Akiyama T, Morimoto S, Shimizu S, Kawada T, Shirai M, Pearson JT.
  • 雑誌名: Auton Neurosci. 巻: 205 ページ: 33-40
  • DOI: 10.1016/j.autneu.2017.03.002. Epub 2017 Mar 16.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tissue thrombin is associated with the pathogenesis of dilated cardiomyopathy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Hongo K, Date T, Ikegami M, Hano H, Owada M, Morimoto S, Kashiwagi Y, Katoh D, Yoshino T, Yoshii A, Kimura H, Nagoshi T, Kajimura I, Kusakari Y, Akaike T, Minamisawa S, Ogawa K, Minai K, Ogawa T, Kawai M, Yajima J, Matsuo S, Yamane T, Taniguchi I, Morimoto S, Yoshimura M.
  • 雑誌名: Int J Cardiol. 巻: 228 ページ: 821-827
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2016.11.176. Epub 2016 Nov 9.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2,5-Dimethylcelecoxib prevents pressure-induced left ventricular remodeling through GSK-3 activation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita A, Takahashi-Yanaga F, Morimoto S, Yoshihara T, Arioka M, Igawa K, Tomooka K, Hoka S, Sasaguri T.
  • 雑誌名: Hypertens Res. 巻: 40 ページ: 130-139
  • DOI: 10.1038/hr.2016.122. Epub 2016 Sep 15.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myocardial interstitial levels of serotonin and its major metabolite 5-hydroxyindole acetic acid during ischemia-reperfusion. (2017)
  • 著者名/発表者名: Du CK, Zhan DY, Akiyama T, Inagaki T, Shishido T, Shirai M, Pearson JT.
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 巻: 312 ページ: H60-H67
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00471.2016. Epub 2016 Oct 28.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 心臓マイクロダイアリシス法の利点. (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 剛, 清水 秀二, 杜 成坤, 戦 冬雲, 稲垣 董克, 吉本 光佐, 曽野部 崇, 川田 徹, ピアソン ジェームズ.
  • 雑誌名: 循環制御 巻: 38 ページ: 207-217
  • DOI: https://doi.org/10.11312/ccm.38.208
  • 査読あり
• [学会発表] Abnormal respiration and metabolism in the HCM knock-in model mouse. (2017)
  • 著者名/発表者名: Du Cheng-Kun, Zhan Dong-Yun, Morimoto Sachio, Shirai Mikiyasu, Pearson James.
  • 学会等名: The 95th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
• [学会発表] Carrier-mediated serotonin efflux from platelets in the heart. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sonobe Takashi, Akiyama Tsuyoshi, Du Chengkun, Pearson T James.
  • 学会等名: The 95th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan