細胞外マトリクス連関に着目した解剖学的動脈管閉鎖の分子機序の解明と新規治療開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03650
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 横山 詩子 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (70404994)
• 研究分担者: 川原 玄理 東京医科大学, 医学部, 准教授 (40743331) ; 林 由起子 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (50238135) ; 谷藤 章太 東京医科大学, 医学部, 助教 (50529245)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 動脈管 / リモデリング / 細胞外マトリクス

研究実績の概要

現在約3割もの超未熟児が血管収縮を標的とした現在の治療に抵抗性である。すなわち動脈管の閉鎖は血管平滑筋を収縮させるだけでは十分ではない。動脈管の完全な閉鎖には、血管収縮と共に“内膜肥厚形成”が重要な役割を果たす。研究代表者は先行研究で、EP4を介して細胞外マトリクスであるFibulin-1が著明に増加することを見出した。本研究では、Fibulin-1を中心とした細胞マトリクス連関に焦点を当てて動脈管の内膜肥厚形成の分子機序の全容を解明し、EP4とFibulin-1の発現誘導をもたらす機序を明らかすることで、内膜肥厚形成を促す動脈管開存症に対する新たな戦略を見出すことを目的とした。
本年度はシリコンインサートを用いて動脈管平滑筋細胞と内皮細胞を配した共培養系で、平滑筋細胞の内皮細胞方向への遊走能を検討した。平滑筋細胞由来のFibulin-1、内皮細胞由来のバーシカンをそれぞれsiRNAでノックダウンし、これらの細胞外マトリクスが平滑筋細胞の方向性遊走に関与していることを見出した。さらにFibulin-1C, 1Dのリンコンビナント蛋白を添加し、siRNAで抑制された方向性遊走作用がレスキュー出来ることを確認した。Fibulin-1欠損マウス(Fbln1-/-)の新生児動脈管を用いてエラスチカ染色を行ったところ、内膜肥厚形成が低下しており、動脈管開存症となっていることが明らかとなった。バーシカンのヒアルロン酸結合部変異マウス(VcanΔ3/Δ3)の動脈管でも３０％が動脈管開存症となっていた。これらより、動脈管閉鎖には、Fibulin-1、バーシカン、ヒアルロン酸による平滑筋の方向性遊走が関与していることが示唆された。

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

複数の細胞外マトリクスの平滑筋細胞の方向性遊走に対する作用の検討、in vivo実験が順調に完了した。

今後の研究の推進方策

細胞外マトリクス受容体シグナルが平滑筋細胞の方向性遊走に及ぼす作用の検討を行ってゆく予定である。RHAMM、TLR4、インテグリンを中心に阻害薬やsiRNAによるノックダウンを用いて共培養系で平滑筋細胞の遊走能を検討する。また、遺伝子改変ゼブラフィッシュとレポーターマウス、ヒト動脈管サンプルを組み合わせて、EP4とFibulin-1の発現を制御する機序を明らかにするとともに、これら分子の発現を増加させる化合物を同定する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Scaffold-free tissue-engineered arterial grafts derived from human skeletal myoblasts. (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito J, Yokoyama U, Nakamura T, Kanaya T, Ueno T, Naito Y, Takayama T, Kaneko M, Miyagawa S, Sawa Y, and Ishikawa Y
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/aor.13930
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 血管の分化発達, 病態と再生 (2020)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 雑誌名: 東京医科大学雑誌 巻: 78 ページ: 8-15
• [雑誌論文] TRPM7 silencing attenuates Mg(2+) influx in cardiac myoblasts, H9c2 cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M, Konishi M, Kobayashi R, Inoue H, and Yokoyama U
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 70 ページ: 47
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00772-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of Tissue-Type Plasminogen Activator in Remodeling of the Ductus Arteriosus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito J, Ishikawa Y, and Yokoyama U
  • 雑誌名: Circ Rep 巻: 2 ページ: 211-217
  • DOI: 10.1253/circrep.CR-20-0015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Excessive EP4 Signaling in Smooth Muscle Cells Induces Abdominal Aortic Aneurysm by Amplifying Inflammation. (2020)
  • 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 RM, Tamura T, and Ishikawa Y
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vasc Biol 巻: 40 ページ: 1559-1573
  • DOI: 10.1161/ATVBAHA.120.314297
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fibulin-1 Integrates Subendothelial Extracellular Matrices and Contributes to Anatomical Closure of the Ductus Arteriosus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Yokoyama U, Nakakoji T, Cooley MA, Sasaki T, Hatano S, Kato Y, Saito J, Nicho N, Iwasaki S, Umemura M, Fujita T, Masuda M, Asou T, and Ishikawa Y
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vasc Biol 巻: 40 ページ: 2212-2226
  • DOI: 10.1161/ATVBAHA.120.314729
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 大動脈・動脈管の発生とその異常 (2021)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子
  • 学会等名: 日本小児循環器学会・第12回教育セミナーAdvanced Course
  • 招待講演
• [学会発表] Fibulin-1 integrates subendothelial extracellular matrices and contributes to anatomical closure (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoko Ito, Utako Yokoyama, Taichi Nakakoji, Junichi Saito, Naoki Nicho, Munetaka Masuda,Toshihide Asou, Yoshihiro Ishikawa
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 血管平滑筋でのPGE2受容体EP4シグナルは免疫細胞浸潤、血管弾性線維修復機構の破綻を介し腹部大動脈瘤に関与する (2020)
  • 著者名/発表者名: 廣見太郎, 横山詩子, 黒滝大翼, Mamun A, 竹内一郎, 益田宗孝, Breyer RM, 田村智彦, 石川義弘
  • 学会等名: 185回東京医科大学医学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Fibulin-1は内膜肥厚部で細胞外基質を統合し、動脈管の解剖学的閉鎖を促進する. (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤智子、横山詩子
  • 学会等名: 第56回日本小児循環器学会総会・学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Prostaglandin E-EP4-mediated progression of aortic aneurysm. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama U, Hiromi T, Takeuchi I, and Ishikawa Y
  • 学会等名: The 48th Annual Meeting of Japanese Society for Vascular Surgery
  • 招待講演
• [学会発表] Increased plasma level of myosin heavy chain 11 is associated with atherosclerosis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi L, Ishigami T, Tomiyama H, Chikamori T, Ishikawa Y, and Yokoyama U
  • 学会等名: Asian Pacific Society of Cardiology Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Implantable tissue engineered blood vessels fabricated by periodic hydrostatic pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: Kojima T, Yokoyama U, Nakamura T, Saito J, Miyagi E, Ishikawa Y
  • 学会等名: NIPS International Meeting on Cardiovascular Physiology
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional multilayers of smooth muscle cells acquire arterial physiology. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanifuji S, Naito Y, Kojima T, Naruto T, Matsusaki M, and Yokoyama U
  • 学会等名: NIPS International Meeting on Cardiovascular Physiology
  • 国際学会
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いたプロスタグランディンE受容体EP4発現亢進機序の解明と腹部大動脈瘤の治療薬の探索. (2020)
  • 著者名/発表者名: 谷藤章太, 川原玄理, 井上華, 林由起子, 横山詩子
  • 学会等名: 第185回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] レポーターマウスを用いたプロスタグランジンE受容体EP4の発達段階における発現量変化の検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡沙由稀, 黒田浩行, 横山詩子
  • 学会等名: 第185回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] 血管平滑筋でのPGE2受容体EP4シグナルは免疫細胞浸潤、血管弾性線維修復機構の破綻を介し腹部大動脈瘤に関与する。 (2020)
  • 著者名/発表者名: 廣見太郎, 横山詩子, 黒滝大翼, Mamun A, 竹内一郎, 益田宗孝, Breyer RM, 田村智彦, 石川義弘
  • 学会等名: 第185回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] 肺動脈性肺高血圧症における圧力のアポトーシスに及ぼす作用. (2020)
  • 著者名/発表者名: 奥村祐輝, 加藤優子, 谷藤章太, and 横山詩子
  • 学会等名: 第186回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] 腹部大動脈瘤形成におけるVersicanとヒアルロン酸の役割の検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 廣見太郎, 谷藤章太, 竹内一郎, 横山詩子
  • 学会等名: 第186回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] 肺動脈性高血圧症におけるNotch3シグナル関連遺伝子の検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 清水希来, 加藤優子, 谷藤章太, and 横山詩子
  • 学会等名: 第186回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] プロスタグランジンE受容体EP4の発達段階における発現の検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡沙由稀, 黒田浩行, 横山詩子
  • 学会等名: 第186回東京医科大学医学会総会
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた腹部大動脈瘤でのプロスタグランディンE受容体EP4発現制御機序の解明と新規治療薬の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 谷藤章太, 川原玄理, 井上華, 林由起子, 横山詩子
  • 学会等名: 第186回東京医科大学医学会総会
• [図書] 動脈管開存症 (2021)
  • 著者名/発表者名: 南沢享、横山詩子
  • 総ページ数: 323(229-230)
  • 出版者: メジカルビュー社
  • ISBN: 978-4-7583-1969-0
• [図書] 動脈管の発生から閉鎖およびその異常 (2021)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、南沢享
  • 総ページ数: 323(223-228)
  • 出版者: メジカルビュー社
  • ISBN: 978-4-7583-1969-0
• [図書] New insights on how to treat patent ductus arteriosus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama U, Aoki R, Fujita S, Iwasaki S, Seki K, Toshihide A, Masuda M, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • 総ページ数: 398(259-264)
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-15-1185-1
• [図書] Fabrication of implantable human arterial graft by periodic hydrostatic pressure. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito J, Yokoyama U, Takayama T, Ito H, Tadokoro T, Sugo Y, Kurasawa K, Ogawa M, Miyagi E, Taniguchi H, Kaneko M, Ishikawa Y.
  • 総ページ数: 398(289-291)
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-15-1185-1
• [図書] Antenatal administration of betamethasone contributes to intimal thickening of the ductus arteriosus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kemmotsu T, Yokoyama U, Saito J, Ito S, Uozumi A, Iwasaki S, Nishimaki S, Ito S, Masuda M, Asou T, Ishikawa Y.
  • 総ページ数: 398(265-266)
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-15-1185-1
• [図書] Prostaglandin E-EP4-mediated fibulin-1 up-regulation plays a role in intimal thickening of the ductus arteriosus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Yokoyama U, Saito J, Masuda M, Toshihide A, Ishikawa Y.
  • 総ページ数: 398(267-268)
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-15-1185-1
• [備考] 東京医科大学細胞生理学分野
  • URL: https://tokyo-med-physiology.jimdofree.com/