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2019 年度 実施状況報告書

TGF-βの新規制御分子プロスタグランディン受容体EP4による心臓線維化抑制

研究課題

研究課題/領域番号 19K08563
研究機関横浜市立大学

研究代表者

梅村 将就  横浜市立大学, 医学部, 講師 (50595353)

研究分担者 横山 詩子  東京医科大学, 医学部, 主任教授 (70404994)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードEP4 / 心臓線維芽細胞 / TGF-β / 線維化 / CTGF
研究実績の概要

心臓における線維芽細胞は線維化に関与しているだけでなく、様々なサイトカインや成長ホルモンを介して心筋細胞に直接作用し、細胞収縮や肥大、さらには細胞生存性を制御することが明らかになっている。研究代表者は先行研究にて、プロスタグランディンE(PGE)受容体EP4欠損マウスではWildマウス(コントロール)と比較し、アンジオテンシンⅡ負荷による心臓の線維化が著しく亢進していることを見出した。また、そのメカニズム検証の過程で、ラットから分離した培養心臓線維芽細胞に対して、EP4作働薬(刺激薬)であるONO-AE1-329により刺激することで、線維化を引き起こす強力な因子として知られるTGF-βの分泌が顕著に抑制されることを発見した。これらの結果を基に、我々はEP4が心臓において線維化を調整する有力な新規調節分子であるとの着想に至った。本研究では、EP4受容体が、TGF-βを介して心臓線維化の強力な新規調節分子として働いていることを証明し、心臓線維化への作用を解析する。最終目標は、EP4を制御することで、心臓の線維化の進行を抑制する初めてのEP4作動薬の開発への基盤となる知見を得ることである。今までの研究により、EP4の刺激により、TGF-βだけでなく、結合組織増殖因子(CTGF)が変化することも見出した。また、我々はEP4刺激によりがん細胞の細胞内カルシウムが、カルシウムチャネルのOraiと細胞外からのカルシウム流入により、共同で調節していることを見出し、論文発表したこれらの結果をもとに、さらに、EP4のノックアウトマウスから心臓線維芽細胞を取り出し、EP4アゴニストで刺激したところ、細胞内カルシウムは速やかに上昇した。一方、Wildマウスの心臓線維芽細胞では、EP4アゴニストで刺激しても細胞内カルシウムの上昇は有意差を持って低かった。

現在までの達成度 (区分)
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

EP4の刺激により、ラット心臓線維芽細胞の上清を回収し、ウエスタンブロッドを行ったところ、TGF-βだけでなく結合組織増殖因子(Connective tissue growth factor; CTGF)が変化することも見出した。また、マウスの心臓線維芽細胞を回収し、PCRを行ってEP4アゴニスト刺激後のTGF-βやCTGFの評価を行ったところ、ウエスタンブロッドの結果を同様の傾向がみられた。現在はこれらの結果の再現性を確認中である。また、我々はEP4刺激によりがん細胞の細胞内カルシウムが、カルシウムチャネルのOraiと細胞外からのカルシウム流入により、共同で調節していることを見出し、論文発表した(Osawa and Umemura et al, Cancer Sceince, 2020)。これらの結果をもとに、さらに、EP4のノックアウトマウスから心臓線維芽細胞を取り出し、EP4アゴニストで刺激したところ、カルシウム感受性蛍光色素であるFura2で細胞内カルシウムを測定したところ、速やかに上昇した。一方、Wildマウスの心臓線維芽細胞では、EP4アゴニストで刺激しても細胞内カルシウムの上昇は有意差を持って低かった。これらの知見は2019年フィラデルフィアで行われたAmerican Heart Association (AHA)の年次総会で発表した。

Osawa K, Umemura M, Nakakaji R, Tanaka R, Islam R, Nagasako A, Fujita T, Yokoyama U, Koizumi T, Mitsudo K, Ishikawa Y, Prostaglandin E2 receptor EP4 regulates cell migration via Orai1, Cancer Science, 111(1):160-174, 2019.

Umemura M, Osawa K, Tanaka R, Hikichi M, Nakakaji R, Ishikawa Y, Prostaglandin E2 receptor EP4 regulates fibrotic changes via intracellular calcium in cardiac fibroblast cells, American Heart Association (AHA), Scientific Sessions 2019, Philadelphia.

今後の研究の推進方策

今までの我々の研究により、EP4シグナルと、カルシウムやTGFβ、CTGFの変化が見られたことから、これらのシグナルカスケードの関係を、EP4アゴニストやEP4アンタゴニストを用いて詳細に明らかにする。同時に、既存の報告からこららと関係する分子についても評価をする。また、当教室が所持しているEP4ノックアウトマウスと、オリエンタル酵母工業株式会社から購入予定の本研究では、線維芽細胞特異的Creであるぺリオスチン(Postn)-CreマウスとEP4遺伝子欠損マウス(EP4fl/fl)を掛け合わせることによって線維芽細胞特異的にEP4を欠損(ホモ)させたマウス(PostnCre-EP4KO)を作製する。本研究では線維芽細胞特異的にEP4を欠損させることでEP4欠損(ホモ)マウスを用いて研究を行うため、より正確なEP4のメカニズム解析が行える点であり、世界初の動物モデルでの検討といえる。このマウスの心臓線維芽細胞を初代培養し、PostnCre-EP4+/+マウスをコントロールとして、遺伝子発現マイクロアレイを行い、RNA変化の比較を網羅的に行う。また、それぞれから採取した心臓線維芽細胞特異的マウスとコントロールの心臓線維芽細胞にEP4アゴニストで刺激した後、培養上清を回収し、TGF-βやCTGFの発現をウエスタンブロッドで観察する。また、PCR法でもマトリックスメタロプロテアーゼ(Matrix metalloproteinase、MMP) をはじめとした線維化に関連する様々な遺伝子を定量する。

次年度使用額が生じた理由

本研究では、線維芽細胞特異的Creであるぺリオスチン(Postn)-CreマウスとEP4遺伝子欠損マウス(EP4fl/fl)を掛け合わせることによって線維芽細胞特異的にEP4を欠損(ホモ)させたマウス(PostnCre-EP4KO)を使用する。しかしながら、その作製ができていない。このマウスができると、様々な実験が加速する。そのため、次年度にマウスの作製費用及び、そのマウスを使った免疫組織染色やウエスタンブロッティングのための試薬に充てる。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Excessive EP4 signaling in smooth muscle cells induces abdominal aortic aneurysm by amplifying inflammation2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromi T, Yokoyama U, Kurotaki D, Mamun A, Ishiwata R, Ichikawa Y, Nishihara H, Umemura M, Fujita T, Yasuda S, Minami T, Goda M, Uchida K, Suzuki S, Takeuchi I, Masuda M, Breyer M, Tamura T, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology

      巻: 40 ページ: 1559-1573

    • DOI

      10.1161/ATVBAHA.120.314297

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactive Fibrosis Precedes Doxorubicin-induced Heart Failure through Sterile Inflammation, and Pioglitazone Reduces Early Cardiac Remodelling2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka R, Umemura M, Narikawa M, Hikichi M, Fujita T, Yokoyama U, Ishigami T, Kimura K, Tamura K, Ishikawa Y
    • 雑誌名

      ESC Heart Failure

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      org/10.1002/ehf2.12616

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous hyperthermia-chemotherapy effect by arterial injection of Fe(Salen) for femur tumor2019

    • 著者名/発表者名
      Umemura M, Islam R, Fukumura H, Sato I, Kawabata Y, Matsuo K , Nakakaji R, Nagasako A, Ohtake M, Fujita T, Yokoyama U, Nakayama T, Eguchi H, and Ishikawa Y.
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 110 ページ: 356-365

    • DOI

      10.1111/cas.13851

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The usefulness of exchanged protein directly activated by cAMP (Epac)1-inhibiting therapy for prevention of atrial and ventricular arrhythmias in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Prajapati R, Fujita T, Suita K, Nakamura T, Cai W, Hidaka Y, Umemura M, Yokoyama U, Knollmann B, Okumura S, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Circulation journal

      巻: 83 ページ: 295-303

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-18-0743

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Translationally controlled tumor protein (TCTP) plays a pivotal role in cardiomyocyte survival through a Bnip3-dependent mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Fujita T, Cai W, Hidaka Y, Jin H, Suita K, Shigeta M, Kiyonari H, Umemura M, Yokoyama U, Sadoshima J, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Cell Death & Disease

      巻: 83 ページ: 549

    • DOI

      org/10.1038/s41419-019-1787-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Doxorubicin induces trans-differentiation and MMP1 expression in cardiac fibroblasts via cell death-independent pathways2019

    • 著者名/発表者名
      Narikawa M, Umemura M, Tanaka R, Fujita T, Yokoyama U, Ishigami T, Kimura K, Tamura K, Ishikawa Y
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12;14(9) ページ: e0221940

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0221940

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prostaglandin E2 receptor EP4 regulates cell migration via Orai12019

    • 著者名/発表者名
      Osawa K, Umemura M, Nakakaji R, Tanaka R, Islam R, Nagasako A, Fujita T, Yokoyama U, Koizumi T, Mitsudo K, Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 111 ページ: 160-174

    • DOI

      10.1111/cas.14247

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Doxorubicin induces trans-differentiation in cardiac fibroblasts via cell death-independent pathways2020

    • 著者名/発表者名
      Umemura M
    • 学会等名
      第93回日本薬理学会年会 公募シンポジウム
  • [学会発表] Hydrostatic pressurization suppressed fibrotic change via Akt/GSK-3 signaling in human cardiac fibroblasts2019

    • 著者名/発表者名
      Umemura M, Tanaka R, Narikawa M, Ishikawa Y
    • 学会等名
      The American College of Cardiology (ACC) 2019: 68th Annual Scientific Session & Expo, March 16, New Orleans.
    • 国際学会
  • [学会発表] Doxorubicin directly induced fibrotic change of cardiac fibroblasts and matrix metalloproteinase-12019

    • 著者名/発表者名
      Narikawa M, Umemura M, Tanaka R, Ishigami T, Tamura K, Ishikawa Y
    • 学会等名
      The American College of Cardiology (ACC) 2019: 68th Annual Scientific Session & Expo, March 16, New Orleans.
    • 国際学会
  • [学会発表] New technology of Synthesizing Commercial Available Drugs with Intrinsic Magnetism2019

    • 著者名/発表者名
      Umemura M, Nakakaji R, Osawa K, Islam R, Eguchi H, Ishikawa Y
    • 学会等名
      BIT’s 17th Annual Congress of International Drug Discovery Science & Technology, 2019, July, Kyoto, Japan, Invitation Speaker.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Prostaglandin E2 receptor EP4 regulates fibrotic changes via intracellular calcium in cardiac fibroblast cells2019

    • 著者名/発表者名
      Umemura M, Osawa K, Tanaka R, Hikichi M, Nakakaji R, Ishikawa Y
    • 学会等名
      American Heart Association (AHA), Scientific Sessions 2019, Philadelphia
    • 国際学会
  • [備考] 横浜市立大学大学院医学研究科 循環制御医学

    • URL

      http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~seiri1/gyouseki.html

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公開日: 2021-01-27  

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