ミトコンドリアCa2+輸送システムの血管機能制御と病態形成における役割の解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K08565
• 研究機関: 徳島文理大学
• 研究代表者: 喜多 紗斗美 徳島文理大学, 薬学部, 教授 (10461500)
• 研究分担者: 奥田 裕子 京都大学, 医学研究科, 特定研究員 (30709663) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: イオン輸送体 / ミトコンドリア / 血管病

研究実績の概要

ミトコンドリアはATPの産生部位であるとともに、細胞質Ca2+の貯蔵場所でもある。最近申請者は、ミトコンドリア内膜Na+/Ca2+交換体（NCLX）の遺伝子欠損マウスを開発したところ、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応が特徴的に抑制されることを見出した。ミトコンドリアのCa2+貯蔵機能は高濃度Ca2+に対して寄与すると考えられているので、この特性は予想外であった。本研究では、各種ミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスおよびオルガネラ・細胞質局在2色蛍光Ca2+センサーを駆使した実験により、この生理的Ca2+濃度域の血管機能調節におけるミトコンドリアCa2+輸送体の分子制御機構を解明することを目的としている。さらに、各種病態モデル実験により、ミトコンドリアCa2+輸送異常が関わる血管病発症機序の解明およびその創薬応用を目指している。平成29年度は、MCU遺伝子改変マウスおよびNCLX遺伝子改変マウスを用い、低酸素誘発性肺高血圧モデルを作製した。その結果、MCU遺伝子改変マウスでは低酸素負荷による右室圧の上昇が野生型マウスの場合とほぼ同程度であったのに対し、NCLX遺伝子改変マウスでは野生型マウスとの間で有意な差異が認められた。現在、NCLXが低酸素誘発性肺高血圧の発症に関わる機序について解析中である。また今後、平成29年度に作出中であった蛍光Ca2+センサー導入MCU/NCLX遺伝子改変マウスを用いて、血管平滑筋のミトコンドリアCa2+の測定を行う予定にしている。

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

平成29年度は蛍光Ca2+センサー導入マウスとミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスを相互交配し、2色蛍光Ca2+センサー導入MCU/NCLX遺伝子改変マウスの作製を完了し、これらを用いてミトコンドリアCa2+を測定する予定であったが、申請者が異動により所属が変わり、測定環境が整っていなかったため、実験予定を変更した。しかし、遺伝子改変マウスを用いた血管病モデル実験において成果が得られていることから、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

平成30年度は、NCLXが低酸素誘発性肺高血圧の発症に関わる機序について、血管標本を作製し、各種アゴニストや低酸素負荷条件下における収縮反応やCa2+動態について解析を行う。また、低酸素飼育したマウスより初代培養肺動脈細胞を作製し、血管形成や増殖などの変化を測定し、肺高血圧の発症におけるNCLXの役割の解明を目指す。

次年度使用額が生じた理由

（理由）
申請者の異動により所属が変更になったため、研究室での実験環境の調整が必要であり、消耗品費の支出が少なかったため、次年度使用額が生じた。
（使用計画）
平成30年度に、マウスを用いたモデル実験やイメージング実験などにより、多くの遺伝子改変動物の繁殖・維持を行う必要がある。また、試薬・抗体なども多数購入する必要があるので、平成30年分との合計額をこれらの購入に充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Reduced CaM kinase II and CaM kinase IV activities underlie cognitive deficits in NCKX2 heterozygous mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi S, Kita S, Yabuki Y, Inagaki R, Izumi H, Sasaki Y, Tagashira H, Horie K, Takeda J, Iwamoto T, Fukunaga K.
  • 雑誌名: Mol Neurobiol 巻: 55(5) ページ: 3889-3900
  • DOI: 10.1007/s12035-017-0596-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] A subset of cerebrovascular pericytes originates from mature macrophages in the very early phase of vascular development in CNS. (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, M. Muramatsu, E. Azuma, M. Ikutani, Y. Nagai, H. Sagara, B.N. Koo, S. Kita, E. O’Donnell, T. Osawa, H. Takahashi, K.I. Takano, M. Dohmoto, M. Sugimori, I. Usui, Y. Watanabe, N. Hatakeyama, T. Iwamoto, I. Komuro, K. Takatsu, K. Tobe, S. Niida, N. Matsuda, M. Shibuya, M. Sasahara
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7：3855 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03994-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] 14.Reduced expression of Na+/Ca2+ exchangers is associated with cognitive deficits seen in Alzheimer’s disease model mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Moriguchi, S. Kita, M. Fukaya, M. Osanai, R. Inagaki, Y. Sasaki, H. Izumi, K. Horie, J. Takeda, T. Saito, H. Sakagami, T.C. Saido, T. Iwamoto, K. Fukunaga
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 131 ページ: 291-303
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2017.12.037
  • 査読あり
• [学会発表] 血管平滑筋Na+/Ca2+交換輸送体の肺高血圧症における役割について (2017)
  • 著者名/発表者名: 喜多紗斗美、田頭秀章、岩本隆宏
  • 学会等名: 第10回トランスポーター研究会九州部会
• [学会発表] 低酸素誘発性肺高血圧症における血管平滑筋NCX1の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 喜多紗斗美、田頭秀章、永田旭、阿部弘太郎、岩崎昭憲、岩本隆宏
  • 学会等名: 第132回日本薬理学会近畿部会