含硫アミノ酸代謝と虚血再灌流障害からの心保護機構との連関解析

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25460072
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 石井 功 慶應義塾大学, 薬学部, 准教授 (90292953)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ホモシステイン / 硫化水素 / 活性イオウ分子 / 虚血再灌流障害 / 心血管病 / トランススルフレーション / 遺伝子改変マウス

研究実績の概要

我々はマウスのランゲンドルフ灌流心を用いた虚血再灌流実験において、マウスの48時間絶食が心筋細胞保護的に働くことを見出し、そのメカニズムを探った。絶食により、心臓においてCBS遺伝子、肝臓においてCTH遺伝子の発現が上昇したことから、これらのTranssulfuration酵素が細胞保護に重要な役割を果たすことが示唆された。そこで、それぞれの遺伝子欠損マウスを用いて、この細胞保護効果の有無を調べたところ、完全に欠失していた。両酵素は生体内硫化水素産生酵素として知られるため、硫化水素ドナーの効果を調べた。硫化水素ドナーであるNaHSをマウス腹腔内に１日前に投与したマウスの心臓では、虚血再灌流障害の程度が大きく減弱していたが、驚いたことにその効果はCBS欠損マウスとCTH欠損マウスの双方で確認されなかった。両者に共通する表現型である高ホモシステイン血症に着目し、野生型マウスに高メチオニン食を一週間与えて中程度の高ホモシステイン血症を誘導したのちNaHSをマウス腹腔内投与したところ、その細胞保護効果が大きく減弱しており、高ホモシステイン血症が硫化水素の効果を減弱させることが推察された。試験管内でホモシステインとNaHSを混ぜるとホモシステインパースルフィドが効率よく産生し、またCTH欠損マウス心臓において野生型マウス心臓よりも高濃度のホモシステインパースルフィドが検出された。これらの結果から、ホモシステインの新規作用機序として内在性硫化水素シグナルの減弱が考えられた。最近多くの知見から、内在性硫化水素あるいは活性イオウ分子種が各種親電子物質のタンパク質システイン残基修飾からの保護に働くことが示唆されているが、その作用にイレギュラーなホモシステインの蓄積は拮抗しうると考えられた。

研究成果

• [国際共同研究] Scripps Institute(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Scripps Institute
• [国際共同研究] Friedrich-Alexander University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Friedrich-Alexander University
• [国際共同研究] University of Giessen(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Giessen
• [国際共同研究] Sonoma State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Sonoma State University
• [雑誌論文] Blockade of sphingosine 1-phosphate receptor 2 signaling attenuates high-fat diet-induced adipocyte hypertrophy and systemic glucose intolerance in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitada Y, Kajita K, Taguchi K, Mori I, Yamauchi M, Ikeda T, Kawashima M, Asano M, Kajita T, Ishizuka T, Banno Y, Kojima I, Chun J, Kamata S, Ishii I, Morita H.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 157 ページ: 1839-1851
  • DOI: 10.1210/en.2015-1768
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Improved tag-switch method reveals that thioredoxin acts as depersulfidase and controls the intracellular levels of protein persulfidation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wedmann R, Onderka C, Wei S, Szijarto IA, Miljkovic JL, Mitrovic A, Lange M, Savitsky S, Yadav PK, Torregrossa R, Harrer EG, Harrer T, Ishii I, Gollasch M, Wood ME, Galardon E, Xian M, Whiteman M, Banerjee R, Filipovic MR.
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 7 ページ: 3414-3426
  • DOI: 10.1039/c5sc04818d
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition). (2016)
  • 著者名/発表者名: Klionsky DJ et al
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 12 ページ: 1-222
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1100356
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Protective effects of hydrogen sulfide anions against acetaminophen-induced hepatotoxicity in mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii I, Kamata S, Hagiya Y, Abiko Y, Kasahara T, Kumagai Y.
  • 雑誌名: J Toxicol Sci 巻: 40 ページ: 837-841
  • DOI: 10.2131/jts.40.837
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of sulfur adducts of N-acetyl-p-benzoquinoneimine, an electrophilic metabolite of acetaminophen in vivo: participation of reactive persulfides. (2015)
  • 著者名/発表者名: Abiko Y, Ishii I, Kamata S, Tsuchiya Y, Watanabe Y, Ihara H, Akaike T, Kumagai Y.
  • 雑誌名: Chem Res Toxicol 巻: 28 ページ: 1796-1802
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.5b00245
  • 査読あり
• [雑誌論文] The H2S-generating enzymes cystathionine beta-synthase and cystathionine gamma-lyase play a role in vascular development during normal lung alveolarization. (2015)
  • 著者名/発表者名: Madurga A, Golec A, Pozarska A, Ishii I, Mizikova I, Nardiello C, Vadasz I, Herold S, Mayer K, Reichenberger F, Fehrenbach H, Seeger W, Morty RE.
  • 雑誌名: Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 巻: 309 ページ: L710-L724
  • DOI: 10.1152/ajplung.00134.2015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 2D DIGE proteomic analysis highlights delayed postnatal repression of alpha-fetoprotein expression in homocystinuria model mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kamata S, Akahoshi N, Ishii I.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 5 ページ: 535-541
  • DOI: 10.1016/j.fob.2015.06.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential adaptive responses to 1- or 2-day fasting in various mouse tissues revealed by quantitative PCR analysis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto J, Kamata S, Miura A, Nagata T, Kainuma R, Ishii I.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 5 ページ: 357-368
  • DOI: 10.1016/j.fob.2015.04.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Involvement of reactive persulfides in biological bismethylmercury sulfide formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Abiko Y, Yoshida E, Ishii I, Fukuto JM, Akaike T, Kumagai Y.
  • 雑誌名: Chem Res Toxicol 巻: 28 ページ: 1301-1306
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.5b00101
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] H2S and homocysteine; new insights from two hyperhomocysteinemic mutant mouse strains that lack H2S-generating enzymes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishii I
  • 学会等名: 95th Annual Meeting of the German Physiological Society
  • 発表場所: Lubeck (Germany)
  • 年月日: 2016-03-05 – 2016-03-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 心虚血再灌流障害におけるホモシステインの新規作用機序 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井 功、中埜 信太郎、新村 健、玉城 香代子、菱木 貴子、赤星 軌征、井田 智章、中西 豪、鎌田 祥太郎、熊谷 嘉人、赤池 孝章、福田 恵一、佐野 元昭、末松 誠
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-12-04 – 2015-12-04
• [学会発表] 絶食によるマウス臓器タンパク質リモデリングの網羅的プロテオーム解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 祥太郎、山本 隼也、海沼 亮、大谷 遥香、戸坂 優花、笠原 忠、石井 功
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-03
• [学会発表] 短期絶食によるマウス全身性応答１（臓器別遺伝子発現変化） (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 祥太郎、山本 隼也、三浦 あす美、長田 知子、海沼 亮、石井 功
  • 学会等名: 第59回日本薬学会関東支部大会
  • 発表場所: 日本大学薬学部 (千葉県船橋市)
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
• [学会発表] 短期絶食によるマウス全身性応答２（臓器別タンパク質発現変化） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大谷 遥香、山本 隼也、戸坂 優花、鎌田 祥太郎、石井 功
  • 学会等名: 第59回日本薬学会関東支部大会
  • 発表場所: 日本大学薬学部 (千葉県船橋市)
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
• [学会発表] 食餌誘導性高ホモシステイン血症感受性マウスの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸坂 優花、大谷 遥香、三浦 あす美、長田 知子、鎌田 祥太郎、石井 功
  • 学会等名: 第59回日本薬学会関東支部大会
  • 発表場所: 日本大学薬学部 (千葉県船橋市)
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
• [学会発表] システイン・活性イオウ分子産生酵素CSEのアセトアミノフェン肝障害における保護的役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井 功、鎌田 祥太郎、我孫子 ユミ、熊谷 嘉人
  • 学会等名: 第42回日本毒性学会学術年会
  • 発表場所: 石川県立音楽堂 (石川県金沢市)
  • 年月日: 2015-06-30 – 2015-06-30
  • 招待講演
• [学会発表] Hyperhomocysteinemia abrogates fasting-induced cardioprotection against ischemia/reperfusion (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井 功、中埜 信太郎、新村 健、玉城 香代子、菱木 貴子、赤星 軌征、井田 智章、中西 豪、鎌田 祥太郎、熊谷 嘉人、赤池 孝章、福田 恵一、佐野 元昭、末松 誠
  • 学会等名: 日本薬学会生物系薬学部会主催 第16回Pharmaco-Hematologyシンポジウム
  • 発表場所: 長井記念ホール (東京都渋谷区)
  • 年月日: 2015-06-13 – 2015-06-13
• [学会発表] 高ホモシステイン血症マウスにおける血中α-fetoprotein蓄積 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 祥太郎、赤星 軌征、石井 功
  • 学会等名: 日本薬学会生物系薬学部会主催 第16回Pharmaco-Hematologyシンポジウム
  • 発表場所: 長井記念ホール (東京都渋谷区)
  • 年月日: 2015-06-13 – 2015-06-13