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2020 年度 実施状況報告書

酸化ストレスが心筋拡張機能障害に関与する機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K16013
研究機関東邦大学

研究代表者

浜口 正悟  東邦大学, 薬学部, 講師 (80747767)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード酸化ストレス / 拡張機能障害 / SERCA
研究実績の概要

従来、心不全は心臓の収縮機能の低下が病態の主体であると考えられてきた。しかし、心収縮力機能低下を伴わない拡張機能障害に基づく心不全が報告され、近年このタイプの心不全の患者数が増加している。現在、拡張機能の改善に焦点を当てた治療薬は存在せず、心筋の拡張メカニズムの詳細な解明と拡張機能をターゲットとした治療戦略の確立が望まれている。本研究ではこの拡張機能障害と活性酸素種(ROS)による酸化ストレスとの関連に注目し、糖尿病などの病態時に生じる拡張機能障害の発生機序の解明と新たな治療戦略開発につなげることを目的とする。今年度は、ROSを除去する働きを持つ抗酸化物質が心筋拡張機能へ与える影響について、マウス摘出心室筋組織標本の弛緩時間への作用を指標に評価を行った。
Ellagic acid、gingerol、quercetin、edaravone、tocopherol、ascorbic acidの6つ抗酸化物質のうちellagic acid、gingerol、quercetinの3つが弛緩時間の短縮作用を示すことが明らかとなった。また、膵臓のβ細胞を障害するstreptozotocinを用いて作成した糖尿病モデルマウスを用いて検討を行った。糖尿病マウスの心室筋では正常マウスに比べて弛緩時間が延長しており、拡張機能障害が引き起こされていることが確認された。このマウスにellagic acid, gingerol, quercetinを処置すると糖尿病マウス、正常マウスどちらも弛緩時間が短縮されたが、その短縮効果は糖尿病マウスのほうが顕著であった。以上の結果から一部の抗酸化物質には弛緩時間を短縮させる作用があり、拡張機能障害を改善し得ることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は、酸化ストレスと拡張機能障害の関連を調査するための薬理学的ツール、そして拡張機能障害の治療候補化合物のスクリーニングを目的として、各種抗酸化物質の弛緩時間への影響を検討した。その結果、一部の抗酸化物質で弛緩時間を短縮させる作用が観察され、今後の研究ツールとしての活用が期待される。一方で、in vitroでの酸化ストレスを負荷する実験系の構築には遅れが生じている。過酸化水素(H2O2)や、金属イオンとH2O2とのフェントン反応によるヒドロキシラジカル(・OH)生成による酸化ストレス負荷を試みたが、弛緩時間に対する安定した作用が得られず、評価系として用いるには至っていない。

今後の研究の推進方策

酸化ストレス負荷を定量的に評価するため、細胞膜を透過し細胞内のROSを認識する蛍光色素用いたイメージング法による測定系の構築を目指す。蛍光イメージングによる酸化ストレスの測定系とカルシウム動態測定系を組み合わせて、ellagic acid、gingerol、quercetinが弛緩時間を短縮させた作用機序を細胞レベルで明らかにする。特に、心筋の弛緩機能に重要な役割を果たす筋小胞体Ca2+ポンプ(SERCA)に対する酸化ストレス負荷や抗酸化物質の影響を検討する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fluorescence Discrimination of Pharmacological Effects on the Na<sup>+</sup>?Ca<sup>2+</sup> Exchanger and Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca<sup>2+</sup>-ATPase in Mouse Ventricular Cardiomyocytes2021

    • 著者名/発表者名
      Namekata Iyuki、Odaka Ryosuke、Hamazaki Shunsuke、Nisaka Hina、Hamaguchi Shogo、Tanaka Hikaru
    • 雑誌名

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 44 ページ: 154~157

    • DOI

      10.1248/bpb.b20-00701

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Contribution of ATP-Mediated Positive Feedback to Sympathetic Nerve-Induced Positive Inotropy in Guinea Pig Ventricular Myocardium2021

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi Shogo、Kariya Marin、Ozaki Aya F.、Namekata Iyuki、Tanaka Hikaru
    • 雑誌名

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 44 ページ: 458~460

    • DOI

      10.1248/bpb.b20-00732

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] KB-R7943 Inhibits the Mitochondrial Ca<sup>2+</sup> Uniporter but Not Na<sup>+</sup>?Ca<sup>2+</sup> Exchanger in Cardiomyocyte-Derived H9c2 Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Namekata Iyuki、Odaka Ryosuke、Hamaguchi Shogo、Tanaka Hikaru
    • 雑誌名

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 43 ページ: 1993~1996

    • DOI

      10.1248/bpb.b20-00747

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differential effects of class I antiarrhythmic drugs on the guinea pig pulmonary vein myocardium: Inhibition of automatic activity correlates with blockade of a diastolic sodium current component2020

    • 著者名/発表者名
      Irie Masahiko、Hiiro Haruhito、Kato Shu、Kuramochi Mizuki、Hamaguchi Shogo、Namekata Iyuki、Tanaka Hikaru
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological Sciences

      巻: 143 ページ: 325~329

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2020.05.004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 心筋興奮収縮機構の発達変化2021

    • 著者名/発表者名
      濵口正悟、行方衣由紀、田中光
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会 第98回日本生理学会大会 合同大会
  • [学会発表] モルモット洞房結節細胞の自発的Ca2+transientに対するNa+/Ca2+交換機構の寄与の検討2021

    • 著者名/発表者名
      尾高椋介、濵口正悟、行方衣由紀、田中光
    • 学会等名
      日本薬学会141年会
  • [学会発表] モルモット肺静脈心筋細胞におけるATX-Ⅱによる細胞内イオン濃度変化とNa+/Ca2+交換機構の関与2021

    • 著者名/発表者名
      斎藤太郎、大場亜衣子、高野裕大、濵口正悟、行方衣由紀、田中光
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会年会
  • [学会発表] モルモット摘出大動脈標本におけるⅠ群抗不整脈薬のアドレナリンα受容体遮断作用2020

    • 著者名/発表者名
      行方衣由紀、石岡沙奈恵、宮原万里那、塚田航平、川添彩可、濵口正悟、田中光
    • 学会等名
      第143回日本薬理学会関東部会
  • [備考] 心筋 "バーチャルラボラトリ"

    • URL

      http://www.mnc.toho-u.ac.jp/v-lab/shinkin/

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公開日: 2021-12-27  

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