筋原性血管応答におけるイオン輸送分子の局在・活性制御とその異常が導く病態機序

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460350
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 喜多 紗斗美 福岡大学, 医学部, 講師 (10461500)
• 研究分担者: 藤井 誠 福岡大学, 医学部, 講師 (30398086)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 筋原性収縮 / イオン輸送 / リン脂質

研究概要

心臓、腎臓、脳、腸間膜など主要細動脈の筋原性収縮(myogenic tone)は、末梢血管抵抗の調節や血流の自動調節などに重要な役割を果たしているが、その分子機構は未だ不明な点が多い。これまでに申請者は、様々なイオン輸送分子（NCX1, TRPC3など）やプロテインキナーゼが筋原性収縮に関与することを示す結果を得ており、筋原性収縮の分子機構を理解するためには、収縮機能と共にイオン輸送分子間の機能連関ならびにその制御機構を時空間的に、統合的に解析することが重要であると考えている。本研究では、血管平滑筋細胞を標的としたイオン輸送分子可視化マウスやイノシトールリン脂質可視化マウスを開発することにより、筋原性収縮の分子機構とその破綻による病態機序について、イオン輸送分子の局在・集積・機能制御の側面から明らかにすることを目的としている。
平成25年度は、ライブイメージング解析に用いるための血管平滑筋特異的可視化マウスとして、血管平滑筋NCX1可視化マウス、細胞内Caシグナル可視化マウス、ホシホイノシチド局在可視化マウスの作製に成功した。現在、これらマウスの腸間膜動脈に生理的灌流圧(0～120 mmHg可変)を負荷したときのNCX1局在および細胞内Ca濃度変化について解析を進めている。

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

平成25年度は、ライブイメージング解析に用いるための血管平滑筋特異的可視化マウスの作製を計画していた。具体的には、血管平滑筋αアクチンプロモーターを用い、CaセンサーGCaMP6（細胞内Caシグナル可視化マウス)、GFP誘導体標識NCX1、TRPC3およびTRPC6(輸送分子可視化マウス）、PI(4,5)P2センサーGFP-PLCδ-PHおよびPI(3,4,5)P3センサーEGFP-Btk-PH（ホスホイノシチド局在可視化マウス）を血管平滑筋特異的に発現するトランスジェニックマウスを作製する計画であり、これまでに、血管平滑筋NCX1可視化マウス、細胞内Caシグナル可視化マウス、ホシホイノシチド局在可視化マウスの作製に成功している。細胞内Caシグナル可視化マウス、ホシホイノシチド局在可視化マウスについてはTet-on systemを用いているため、プローブ発現量を誘導調節できる。現在、これらマウスの腸間膜動脈に生理的灌流圧(0～120 mmHg可変)を負荷したときのNCX1局在および細胞内Ca濃度変化について解析を進めており、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

平成26年度は、昨年度に得られた血管平滑筋特異的可視化マウスの腸間膜動脈を用い、血管径と蛍光変化の同時測定を引き続き行うことにより、筋原性収縮におけるイオン輸送分子間の機能連関とその制御機構について検討する。また、各種可視化マウスの腸間膜細胞脈を用い、筋原性収縮と受容体刺激収縮(α1、5-HT)の分子機序について、細胞内Ca動態、イオン輸送分子の膜移行、ホスホイノシチド動態の側面からイメージング解析する。特異的NCX阻害薬(SEA0400、YM-244769)、特異的TRPC3阻害薬、ホスホイノシチド代謝修飾薬(U73122、LY294002、Heparin、CRT359)などを用いた薬物添加実験ならびにNCX1、TRPC3、TRPC6、Na,K-ATPaseα2の遺伝子欠損マウスや平滑筋特異的高発現マウス（野生型・ドミナントネガティブ変異型)、PIP2産生酵素であるPIP5K(ホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ)の遺伝子欠損マウスの各種可視化マウスを交配による遺伝子導入により作製し、これら遺伝子改変導入による筋原性収縮の分子機序に及ぼす影響を受容体刺激収縮の場合と比較する。さらに、これらマウスを用いて各種血管障害モデル（食塩感受性高血圧、血管肥厚、動脈硬化、糖尿病など）を作製し、腸間膜細胞脈における筋原性収縮(受容体刺激収縮と比較)の制御異常を調査するとともに、細胞内Ca動態、イオン輸送分子の細胞膜移行、ホスホイノシチド動態の側面からその異常の分子機序を解析する。

研究成果

• [雑誌論文] Overactive bladder mediated by accelerated Ca2+ influx mode of Na+/Ca2+ exchanger in smooth muscle. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamura H, Cole WC, Kita S, Hotta S, Murata H, Suzuki Y, Ohya S, Iwamoto T, Imaizumi Y
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: 305(3) ページ: C299-C308
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00065.2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for the counter-transport mechanism of a H+/Ca2+ exchanger. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa T, Kita S, Maturana AD, Furuya N, Hirata K, Kasuya G, Ogasawara S, Dohmae N, Iwamoto T, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: Science 巻: 341（6142） ページ: 168-172
  • DOI: 10.1126/science.1239002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pretreatment of donor islets with the Na+/Ca2+ exchanger inhibitor improves the efficiency of islet transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mera T, Itoh T, Kita S, Kodama S, Kojima D, Nishinakamura H, Okamoto K, Ohkura M, Nakai J, Iyoda T, Iwamoto T, Matsuda T, Baba A, Omori K, Ono J, Watarai H, Taniguchi M, Yasunami Y
  • 雑誌名: Am J Transplant 巻: 13（8） ページ: 2154-2160
  • DOI: 10.1111/ajt.12306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dietary salt intake regulates WNK3-SPAK-NKCC1 phosphorylation cascade in mouse aorta through angiotensin II. (2013)
  • 著者名/発表者名: Zeniya M, Sohara E, Kita S, Iwamoto T, Susa K, Mori T, Oi K, Chiga M, Takahashi D, Yang SS, Lin SH, Rai T, Sasaki S, Uchida S
  • 雑誌名: Hypertension 巻: 62（5） ページ: 872-878
  • DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.113.01543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Na+/Ca2+ exchanger 1/2 double-heterozygote knockout mice display increased nitric oxide component and altered colonic motility. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama K, Azuma YT, Kita S, Azuma N, Hayashi S, Nakajima H, Iwamoto T, Takeuchi T
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci 巻: 123（3） ページ: 235-245
  • DOI: 10.1254/jphs.13114FP
  • 査読あり
• [学会発表] Na+/Ca2+ exchange inhibitor improves the efficiency of islet transplantation (2014)
  • 著者名/発表者名: Satomi Kita, Toshiyuki Mera, Takeshi Itoh, Shohta Kodama, Yohichi Yasunami, Takahiro Iwamoto
  • 学会等名: 第87回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 20140319-20140321
• [学会発表] 膵β細胞のCa2+調節機構におけるNa+/Ca2+交換体の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 喜多紗斗美、岩本隆宏
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 20140316-20140318
• [学会発表] PIP2によるNa+/Ca2+交換輸送体機能制御の分子機構と病態生理学的意義 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喜多紗斗美、岩本隆宏
  • 学会等名: 第55回日本平滑筋学会総会
  • 発表場所: 旭川市大雪クリスタルホール（北海道旭川市）
  • 年月日: 20130807-20130808
• [学会発表] Involvement of TRPC3/6 channels in myogenic tone regulation and alpha1-adrenoceptor-mediated vasoconstriction of murine mesenteric arteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Satomi Kita, Yuji Arai, Ichiro Horie, Takahiro Iwamoto
  • 学会等名: The 2nd HD Physiology International Symposium
  • 発表場所: 丸の内マイプラザホール（東京都千代田区）
  • 年月日: 20130628-20130629
• [学会発表] マウス腸間膜細動脈の筋原性収縮およびalpha1アゴニスト収縮におけるTRPC3/6の関与について (2013)
  • 著者名/発表者名: 喜多紗斗美、荒井勇二、堀江一郎、岩本隆宏
  • 学会等名: 第8回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 熊本大学薬学部（熊本県熊本市）
  • 年月日: 20130615-20130616
• [備考] 福岡大学研究者情報
  • URL: http://resweb2.jhk.adm.fukuoka-u.ac.jp/FukuokaUnivHtml/info/4535/R110J.html?P=Fri May 9 15:17:38 UTC+0900 2014