転写・エピゲノム制御因子の心機能維持における役割の解明と新規心不全治療法の探索

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04174
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 桑原 宏一郎 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (30402887)
• 研究分担者: 木下 秀之 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (30467477) ; 中川 靖章 京都大学, 医学研究科, 助教 (70452357)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 心不全 / 転写因子 / エピゲノム / 遺伝子

研究実績の概要

本年度は以下の研究を行った。1), 転写抑制因子NRSFによる心機能維持機構におけるGNAO1の意義の解明。昨年度までの研究において、心筋特異的NRSFノックアウトマウスおよび優性抑制変異NRSF心筋特異的過剰発現マウス(dnNRSF-Tg)の心機能低下が、GNAO1ノックアウトマウスとの交配により改善することを確認していた。本年度は圧負荷による心不全モデルマウスおよびトロポニンT変異により拡張型心筋症モデルマウスにおいても同様にGNAO1の発現亢進を認め、さらにGNAO1ノックアウトマウスとの交配による心機能改善を確認した。その分子機序として、T管以外の細胞膜表面からのCaイオン流入亢進がCaMKの活性化を介してSRのカルシウムホメオスターシスに影響を与えることが、GNAO1遺伝子発現亢進が心機能低下につながる機序であることを見出した。こうしたGNAO1の意義を確認するために心筋特異的GNAO1過剰発現マウスの作製も行った。2)心筋特異的HDAC1/2コンディショナルノックアウトマウスの解析。昨年度までに心筋特異的HDAC1/2ダブルコンディショナルノックアウトは心機能低下を示すことを見出した。本年度は、その分子機序の解析のために遺伝子発現解析を行い、心筋特異的HDAC1/2ダブルコンディショナルノックアウトマウスの心室ではNRSFにより制御される心筋胎児型遺伝子に加え、成熟した心臓では心房特異的に発現する複数の遺伝子も心室で発現していることを見出し、HDAC1/2が心室筋において遺伝子発現を時間的、空間的に制御していることを見出した。さらにそこに関わる転写因子に関して解析を継続している。３）上記研究に加え、心筋特異的LSD1 KO、G9a心筋特異的CKO、MRTF-Aノックアウトマウスを用いて、その心不全における意義解明と分子機序の解析を継続した。

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

研究はおおむね順調に進捗している。具体的には以下のとおりである。1), 心筋におけるNRSFエピジェネティクス経路下流標的におけるGNAO1の役割に関してはカルシウムチャネルの活性分布の変化とそれに伴うCaMKの活性化がカルシウムハンドリングの異常を引き起こすことが明らかとなってきており、GNAO1の心不全発症、心機能低下における新しい意義とその分子機序がかなり具体的に解明されつつある。また本年度新たにGNAO1心筋特異的過剰発現マウスの作製も行えた。　2)心筋特異的HDAC1/2ダブルコンディショナルノックアウトにおける遺伝子発現変化の特徴が明らかとなり、それを媒介する転写因子の同定に近づいている。これらの解明から新たな心不全治療標的が明らかとなる可能性が期待できる。３）心筋特異的LSD1 KOの作成と解析を継続している。４）G9a心筋特異的CKOに心負荷を加え、その表現型と分子機序を生理学的、分子生物学的アプローチを用いた解析を継続している。５）MRTF-Aノックアウトマウスを心筋症・心不全モデル（dnNRSF-Tgマウス、Galpa q過剰発現マウス、トロポニンT変異マウス）との交配を継続し、その表現型と分子機序の解析を継続している。６）心不全を発症することを見出しているラミンA/C遺伝子変異ラットの解析を継続している。これら３）－６）の研究についても興味深い新規知見が得られつつあり、次年度でその展開が期待される。

今後の研究の推進方策

研究はおおむね順調に進捗しており来年度も複数の遺伝子改変動物を用いて精力的に研究を推進したい。具体的には特に以下の項目を中心に研究を継続、展開したい。1), 心筋におけるNRSFエピジェネティクス経路下流標的におけるGNAO1の役割に関してはカルシウムチャネルの活性分布の変化とそれに伴うCaMKの活性化がカルシウムハンドリングの異常を引き起こすことが明らかとなってきており、その詳細な分子機序のさらなる解析を引き続き行う。また本年度作製したGNAO1心筋特異的過剰発現マウスの解析を行い、新規治療標的としてのGNAO1の意義をさらに明らかにしたい。2)心筋特異的HDAC1/2ダブルコンディショナルノックアウトにおける遺伝子発現変化の特徴が明らかとなり、それを媒介する転写因子が明らかになりつつあることから、その分子機序に関してさらにATAC-seq解析やChIP-seq解析などを行い、分子機序を明らかにする。３）心筋特異的LSD1 KOの作成・解析を継続する。４）G9a心筋特異的CKOに心負荷を加え、その表現型と分子機序を生理学的、分子生物学的アプローチを用いた解析を継続する。５）MRTF-Aノックアウトマウスを心筋症・心不全モデル（dnNRSF-Tgマウス、Galpa q過剰発現マウス、トロポニンT変異マウス）との交配を継続し、その表現型と分子機序の解析を継続する。６）心不全を発症することを見出しているラミンA/C遺伝子変異ラットの解析を継続し、その分子機序や下流標的遺伝子を明らかにする。

研究成果

• [国際共同研究] University of Texas/NIEHS/Michigan State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Texas/NIEHS/Michigan State University
• [国際共同研究] Max-Planck-Institute(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max-Planck-Institute
• [雑誌論文] Establishment of a Healthcare System for Patients With Adult Congenital Heart Disease in Collaboration With Children's Hospital - The Nagano Model. (2019)
  • 著者名/発表者名: Motoki H, Yasukochi S, Takigiku K, Takei K, Okamura T, Kimura K, Minamisawa M, Okada A, Saigusa T, Ebisawa S, Seto T, Shoda M, Okada K, Kuwahara K
  • 雑誌名: Circ J 巻: 83 ページ: 424-431
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-18-0705.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Atrial and brain natriuretic peptides: Hormones secreted from the heart. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Y, Nishikimi T, Kuwahara K
  • 雑誌名: Peptides. 巻: 111 ページ: 18-25
  • DOI: 10.1016/j.peptides.2018.05.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cutting Edge of Brain Natriuretic Peptide (BNP) Research - The Diversity of BNP Immunoreactivity and Its Clinical Relevance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara K, Nakagawa Y, Nishikimi T.
  • 雑誌名: Circ J. 巻: 82 ページ: 2455-2461
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-18-0824
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypoxia-induced interaction of filamin with Drp1 causes mitochondrial hyperfission-associated myocardial senescence (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura A, Shimauchi T, Tanaka T, Shimoda K, Toyama T, Kitajima N, Ishikawa T, Shindo N, Numaga-Tomita T, Yasuda S, Sato Y, Kuwahara K, Kumagai Y, Akaike T, Ide T, Ojida A, Mori Y, Nishida M
  • 雑誌名: Sci Signal 巻: 11 ページ: 5185
  • DOI: 10.1126/scisignal.aat5185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-sectional study of the association between day-to-day home blood pressure variability and visceral fat area measured using the dual impedance method. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara J, Kuwahara K, Kuwabara Y, Yasuno S, Nakagawa Y, Ueshima K, Kimura T
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 13 ページ: e0206945
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0206945. eCollection 2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rats deficient C-type natriuretic peptide suffer from impaired skeletal growth without early death. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujii T, Hirota K, Yasoda A, Takizawa A, Morozumi N, Nakamura R, Yotsumoto T, Kondo E, Yamashita Y, Sakane Y, Kanai Y, Ueda Y, Yamauchi I, Yamanaka S, Nakao K, Kuwahara K, Jindo T, Furuya M, Mashimo T, Inagaki N, Serikawa T, Nakao K
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 13 ページ: e0194812
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0194812. eCollection 2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Geriatric Nutritional Risk Index Predicts Cardiovascular Events in Patients at Risk for Heart Failure. (2018)
  • 著者名/発表者名: Minamisawa M, Miura T, Motoki H, Ueki Y, Nishimura H, Shimizu K, Shoin W, Harada M, Mochidome T, Senda K, Yoshie K, Oguchi Y, Hashizume N, Abe N, Saigusa T, Ebisawa S, Izawa A, Koyama J, Ikeda U, Kuwahara K
  • 雑誌名: Circ J. 巻: 82 ページ: 1614-1622,
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0255.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-center experience with percutaneous lead extraction of cardiac implantable electric devices. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okada A, Shoda M, Tabata H, Shoin W, Kobayashi H, Okano T, Yoshie K, Oguchi Y, Takeuchi T, Kato K, Kuwahara K
  • 雑誌名: J Cardiol 巻: 71 ページ: 192-196
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2017.07.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Demographics, Management, and In-Hospital Outcome of Hospitalized Acute Heart Failure Syndrome Patients in Contemporary Real Clinical Practice in Japan - Observations From the Prospective, Multicenter Kyoto Congestive Heart Failure (KCHF) Registry. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaku H, Ozasa N, Morimoto T, Inuzuka Y, Tamaki Y, Yamamoto E, Sato Y, Kuwahara K, Kato T, Kimura T, et al; KCHF Study Investigators.
  • 雑誌名: Circ J. 巻: 82 ページ: 2811-2819
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-1386
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Drug-Eluting versus Bare-Metal Stent Implantation with or without Cilostazol in the Treatment of the Superficial Femoral Artery The DEBATE in SFAStudy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura T, Miyashita Y, Soga Y, Hozawa K, Doijiri T, Ikeda U, Kuwahara K.
  • 雑誌名: Circ Cardiovasc Interv 巻: 11 ページ: e006564
  • DOI: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.118.006564.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Duration of myocardial early systolic lengthening for diagnosis of coronary artery disease (2018)
  • 著者名/発表者名: 7.Minamisawa M, Koyama J, Kozuka A, Miura T, Saigusa T, Ebisawa S, Motoki H, Okada A, Ikeda U, Kuwahara K
  • 雑誌名: Open Heart. 巻: 5 ページ: e000896
  • DOI: 10.1136/openhrt-2018-000896. eCollection 2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Prevalence of critical limb ischemia and peripheral arterial disease in patients with end-stage renal disease on hemodialysis due to diabetic nephropathy, from PREDICT study. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato T, Kuwahara K, et al.
  • 学会等名: The Leipzig Interventional Course(LINC)2018
  • 国際学会
• [学会発表] Potentiality of sheathless naked stent delivery technique on the puncture complications in patients with peripheral artery disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mochidome T, Miura T, Sakai T, Senda K, Saigusa T, Ebisawa S, Motoki H, Okada A, Kuwahara K
  • 学会等名: The Leipzig Interventional Course(LINC)2018
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristic and Clinical Outcomes in Patients With Left Ventricular Noncompaction in Adults; A Nationwide Survey in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Minamisawa M, et.al.
  • 学会等名: ACC 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Role of vascular endothelial function as a predictor of recurrence of atrial fibrillation after catheter ablation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Okada A, Tabata H, Shoin W, Okano T, Oguchi Y, Shoda M, Kuwahara K
  • 学会等名: Heart Rhythm Scientific Sessions 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Recurrence of atrial fibrillation after catheter ablation is associated with fibrotic marker in coronary sinus vein and left atrium pressure. (2018)
  • 著者名/発表者名: 5.Okada A, Kato K, Tabata H, Shoin W, Kobayashi H, Okano T, Oguchi Y, Shoda M, Kuwahara K.
  • 学会等名: ESC2018
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of HDL to major adverse limb event in end-stage renal disease on hemodialysis due to diabetic nephropathy from PREDICT study. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato T, et al.
  • 学会等名: Transcatheter Cardiovascular Therapeutics (TCT) 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Superior Vena Cava Ectopy Triggered Atrial Fibrillation in the Case of Pulmonary Vein Isolation Using Cryoballoon. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshie K, Okada A, Tabata H, Shoin W, Kobayashi H, Okano T, Saigusa T, Ebisawa S, Motoki H, Shoda M, Kuwahara K
  • 学会等名: The 11th APHRS Scientific Session(APHRS 2018).
  • 国際学会
• [学会発表] Long‐Term Serial Echocardiographic Observation In Patients With Familial Amyloid Polyneuropathy After Optimal Therapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Koyama J, Minamisawa M, Kuwahara K.
  • 学会等名: AHA2018
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of Clinical Frailty in Patients with Peripheral Artery Disease: from I-PAD Registry. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mochidome T, Miura T, Hirabayashi M, Kashiwagi D, Yokota D, Yanagisawa T, Kato T, Hasegawa T, Machida K, Wakabayashi T, Sakai T, Senda K, Saigisa T, Ebisawa S, Okada A, Motoki H, Kuwahara K.
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Possibility of proBNP Measurement as a New Method for Evaluating the Heart Disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: 中川靖章、桑原宏一郎、錦見俊雄、木下秀之、稲住英明、森内健史、柳沢 洋、南野直人、中尾一和、木村 剛．
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会学術集会
• [備考] 信州大学医学部循環器内科
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/medicine/department/doctor/zouki/i-oreg/cardiovascular/