伸展刺激による心臓筋線維芽細胞の脱分化調節機構を解明する

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K08084
• 研究機関: 獨協医科大学
• 研究代表者: 小尾 正太郎 獨協医科大学, 医学部, 准教授 (10734452)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 伸展張力 / 線維芽細胞 / 脱分化

研究実績の概要

前年度施行したDNAアレイの結果をもとに伸展張力が線維芽細胞に及ぼす効果に関してDAVIDによるKEGG pathwayでシグナルを予想した（バイオインフォマッティクス）。その結果、線維化に関連するTGFb/SMADシグナル以外にWNT/b-Cateninのシグナルが伸展張力に関与していた。この予想をもとに筋線維芽細胞に定量的な伸展張力を負荷して蛋白の発現レベルをウェスタンブロッティングで定量すると、SMAD2とb-Cateninの発現がともに有意に減少した。前年度伸展張力を感知する分子としてTRPV4を同定しており、TRPV4の下流にSMAD2とb-Cateninが関与しているかどうかsiRNAを用いてTRPV4の発現をノックダウンさせたところ、basalの発現でSMAD2とb-Cateninともに減少し、かつ伸展張力に応答しなかった。このことは筋線維芽細胞はTRPV4が伸展張力を感知し、SMAD2とb-Cateninのシグナルを介して脱分化させることを示唆する。
次にマイクロRNAが伸展張力による筋線維芽細胞の脱分化に関与していないか検討した。aSMAの3'UTR領域に結合しうるマイクロRNAをTargetScan Humanを用いて検討したところmiR-140-3p.1とmiR-155-5pが予想された。そこで筋線維芽細胞に定量的な伸展張力を負荷してリアルタイムPCRでマイクロRNAの発現レベルを定量したところ、伸展張力の強さ依存性にmiR-140-3p.1の発現レベルが増大した。一方、miR-155-5pの発現レベルはbasalで定量できないほど低値であった。miR-140-3p.1の阻害剤を用いてaSMAの蛋白の発現レベルを検討したところ、basalでは変化なく、伸展張力ではさらに減少傾向であり、miR-140-3p.1の脱分化への関与は低いことが分かった。

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

伸展張力が筋線維芽細胞を脱分化させるメカニズムに関して、TRPV4が伸展張力を感知してSMAD2とb-Cateninのシグナルを介して脱分化させることを新たに同定した。また、マイクロRNAの関与も検討した。

今後の研究の推進方策

伸展張力が蛋白の発現に及ぼす効果に関して質量分析計を用いて網羅的に検討し、伸展張力に応答する新規蛋白を同定する。

次年度使用額が生じた理由

質量分析計を用いて蛋白の網羅的な定量を検討しているが、試薬が今年度内に入荷しないため。

研究成果

• [雑誌論文] Association of serum leptin and adiponectin concentrations with echocardiographic parameters and pathophysiological states in patients with cardiovascular disease receiving cardiovascular surgery. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawaguchi T, Nakajima T, Haruyama A, Hasegawa T, Shibasaki I, Nakajima T, Kaneda H, Arikawa T, Obi S, Sakuma M, Ogawa H, Takei Y, Toyoda S, Nakamura F, Abe S, Fukuda H, Inoue T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14(11) ページ: e0225008
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0225008. eCollection 2019.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Growth Differentiation Factor-15 (GDF-15) is a Biomarker of Muscle Wasting and Renal Dysfunction in Preoperative Cardiovascular Surgery Patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakajima T, Shibasaki I, Sawaguchi T, Haruyama A, Kaneda H, Nakajima T, Hasegawa T, Arikawa T, Obi S, Sakuma M, Ogawa H, Toyoda S, Nakamura F, Abe S, Fukuda H, Inoue T.
  • 雑誌名: J Clin Med 巻: 8(10) ページ: E1576
  • DOI: 10.3390/jcm8101576.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Short-term Safety and Mid-term Efficacy of Prasugrel Versus Clopidogrel in Patients Undergoing Percutaneous Coronary Intervention. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koyabu Y, Abe S, Sakuma M, Kanaya T, Obi S, Yoneda S, Toyoda S, Nakajima T, Inoue T.
  • 雑誌名: Intern Med. 巻: 58(16) ページ: 2315-2322
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.2262-18.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prediction of Acute-phase Complications in Patients with Infectious Endocarditis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito F, Toyoda S, Arikawa T, Inami S, Watanabe R, Obi S, Sakuma M, Kanaya T, Abe S, Nakajima T, Inoue T.
  • 雑誌名: Intern Med. 巻: 58(16) ページ: 2323-2331
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.1813-18.
  • 査読あり / オープンアクセス