インスリン抵抗性心筋細胞における基質代謝変化とトランスポーターの働き

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21590926
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 早乙女 雅夫 浜松医科大学, 医学部・附属病院, 助教 (70509512)
• 研究分担者: 加藤 秀樹 浜松医科大学, 医学部, 助教 (80314029) ; 佐藤 洋 浜松医科大学, 医学部附属病院, 講師 (30293632) ; 林 秀晴 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50135258) ; 漆田 毅 浜松医科大学, 医学部, 助教 (20334980)
• 連携研究者: 船木 真理 徳島大学, 医学部・附属病院, 特任教授 (10467821)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 循環器 / 高血圧 / 糖尿病

研究概要

心不全において心筋細胞はインスリン抵抗性を呈しており、エネルギー基質代謝を脂肪酸に依存し、心筋細胞のエネルギー利用効率低下や心筋細胞の機能不全をさらに起こしてしまう(すなわち代謝的悪循環)。そのため、この心不全時のエネルギー基質代謝障害を改善させる心筋代謝改善薬の開発が急がれている。
本研究ではex vivoインスリン抵抗性心筋細胞モデルを確立し、基質トランスポーター(GLUT4, FAT/CD36)働きに注目し、心筋代謝改善薬剤のインスリン抵抗性に対する効果を検討した。ex vivoインスリン抵抗性心筋細胞はラット由来のH9c2細胞(心筋芽細胞)を心筋細胞へ分化させ、心不全の際に起こる血中遊離飽和脂肪酸の上昇(palmitate, 0. 2 mM)を疑似した環境で培養することによって作成した。インスリン抵抗性心筋細胞では2-deoxy-D-glucose取り込みやインスリンシグナルのリン酸化が抑制されなかった。また、インスリン抵抗性細胞では、GLUT4(糖質トランスポーター)はインスリン刺激でも細胞膜へのtranslocationが認めらなかったが、FAT/CD36(脂肪酸トランスポーター)は細胞膜上に分布していた。
心筋代謝改善薬剤のインスリン抵抗性に対する効果検討では、部分的にではあるが心筋細胞にCPT-1 inhibitor(perhexiline ;ミトコンドリア脂質取り込み阻害剤)を前負荷した時、palmitate誘発性のインスリン抵抗性が抑制された。さらに、perhexilineはpalmitate誘発性のミトコンドリア障害からミトコンドリアを保護していた。以上の結果からインスリン抵抗性の改善にはミトコンドリア保護が重要である可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of nitric oxide on mitochondrial permeability transition pore and thiol-mediated responses in cardiac myocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohtani H, Katoh H, Tanaka T, Saotome M, Urushida T, Satoh H, Hayashi H
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: 26(2) ページ: 95-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intravenous glutathione prevents renal oxidative stress after coronary angiography more effectively than oral N-acetylcysteine (2011)
  • 著者名/発表者名: Saitoh T, Satoh H, Nobuhara M, Machii M, Tanaka T, Ohtani H, Saotome M, Urushida T, Katoh H, Hayashi H
  • 雑誌名: Heart Vessels 巻: 26(5) ページ: 465-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extracellular acidosis suppresses endothelial function by inhibiting store-operated Ca^<2+> entry via non-selective cation channels (2009)
  • 著者名/発表者名: Asai M, Takeuchi K, Saotome M, Urushida T, Katoh H, Satoh H, Hayashi H, Watanabe H
  • 雑誌名: Cardiovasc. Res 巻: 83 ページ: 97-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein phosphatase inhibitor-1 augments a protein kinase A-dependent increase in the Ca^<2+> loading of the sarcoplasmic reticulum without changing its Ca^<2+> release (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawashima H, Satoh H, Saotome M, Urushida T, Katoh H, Hayashi H
  • 雑誌名: Circ. J. 巻: 73 ページ: 1133-1140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient opening of mitochondrial permeability transition pore by reactive oxygen species protects myocardium from ischemia/reperfusion injury (2009)
  • 著者名/発表者名: Saotome M, Katoh H, Yaguchi Y, Tanaka T, Urushida T, Satoh H, Hayashi H.
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol 巻: 296 ページ: H1125-H1132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Delayed enhancement on cardiac magnetic resonance and clinical, morphological and electrocardiographical features in hypertrophic cardiomyopathy (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoh H, Matoh F, Shiraki K, Saitoh T, Odagiri K, Saotome M, Usushida T, Katoh H, Takehara Y, Sakahara H, Hayashi H
  • 雑誌名: J. Cardiac. Fail 巻: 15 ページ: 419-427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local control of mitochondrial membrane potential, permeability transition pore and reactive oxygen species by calcium and calmodulin in rat ventricular myocytes (2009)
  • 著者名/発表者名: Odagiri K, Katoh H, Kawashima H, Tanaka T, Ohtani H, Saotome M, Urushida T, Satoh H, Hayashi H
  • 雑誌名: J Mol Cell Cardiol 巻: 46(6) ページ: 989-97
  • 査読あり
• [学会発表] A Novel ex vivo Cardiac Insulin Resistance Model Using Differentiated H9c2 Cell and Saturated Fatty Acids (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuhara M, Saotome M, Watanabe T, Urushida T, Katoh H, Satoh H, Hayashi H
  • 学会等名: 第28回国際心臓研究学会日本部会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20111200
• [学会発表] Saturated fatty acid impairs glucose uptakes and accelerates FAT/CD36 retention at plasma membrane in differentiated H9c2 Cardiomyocytes (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuhara M, Saotome M, Watanabe T, Urushida T, Katoh H, Satoh H, Hayashi H
  • 学会等名: 日本循環器学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] A novel ex vivo model to investigate metabolic deficiency in cardiac myocytes-differentiated H9c2 cells to assess the insulin-resistant heart (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuhara M, Saotome M, Watanabe T, Urushida T, Katoh H, Satoh H, Hayashi H
  • 学会等名: 55^<th> annual Biophysical Meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] Protein phosphatase inhibitor-1 can augment a protein kinase A-dependent increase in the SR Ca^<2+> loading without changing the SR Ca^<2+> release (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoh H, Kawashima H, Saotome M, Katoh H, Hayashi H
  • 学会等名: XX World Congress of the International Society for Heart Research
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] Transient mitochondrial permeability transition pore(mPTP) opening by hydrogen peroxide affords cardiac protection from reperfusion injury (2010)
  • 著者名/発表者名: Saotome M, Katoh H, Tanaka T, Nobuhara M, Saito T, Urushida T, Satoh H, Hayashi H
  • 学会等名: 20^<th> world congress of ISHR
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] Protein Phosphatase Inhibitor-1 can Augment a Protein Kinase A-dependent Increase in the SR Ca^<2+> Loading Without Changing the SR Ca^<2+> Release (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoh H, Kawashima H, Saotome M, Urushida T, Katoh H, Hayashi H
  • 学会等名: The 26^<th> Annual Meeting of the ISHR
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] Reactive Oxygen Species(ROS) control mitochondrial motility (2009)
  • 著者名/発表者名: Saotome M, Hayashi H, Hajnoczky G
  • 学会等名: ESC congress
  • 発表場所: Barcelona
  • 年月日: 20090800
• [学会発表] Delayed Enhancement on Cardiac Magnetic Resonance and Clinical, Morphological and ECG Features in Hypertrophic Cardiomyopathy (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoh H, Matoh F, Shiraki K, Saitoh T, Odagiri K, Saotome M, Urushida T, Katoh H, Hayashi H
  • 学会等名: 17^<th> Asian Pacific Congress of Cardiology
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20090500
• [産業財産権] 心不全の心筋インスリン抵抗性を再現したex vivo心筋細胞、その作製方法および該心筋細胞を用いたスクリーニング方法 (2011)
  • 発明者名: 早乙女雅夫、林秀晴
  • 権利者名: 浜松医科大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-155940
  • 出願年月日: 2011-07-14