ミトコンドリア蛋白質MENTの心筋虚血プレコンディショニングに関する機能解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26860559
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木岡 秀隆 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 寄附講座助教 (70642099)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: プレコンディショニング / ミトコンドリア / イメージング / ATP

研究実績の概要

虚血プレコンディショニングとは、短時間心筋虚血の先行により、その後生じる長時間虚血による心筋細胞障害に対して保護的に作用する現象であるがそのメカニズムは解明されていない。
研究代表者らはこれまでにイヌを用いたプレコンディショニングモデルを確立し研究を行ってきた（J Am Coll Cardiol. 2009;46(4):452-62, Circulation 2004;110(1):51-7）。イヌプレコンディショニング実験系においてMENTの蛋白発現を調べたところ、プレコンディショニングを行ったリスクエリア(虚血領域)でのみMENT蛋白発現の増強を認めた。この実験結果の再現性は確認され、また、プレコンディショニングを行わなかったイヌ心臓においてはMENT発現増強を認めなかったことから、ヒトに近いと考えられる大動物モデルにおいてプレコンディショニングによりMENT発現誘導されることが確認された。この実験結果は今まで未知とされてきた、プレコンディショニングによる心筋保護メカニズムにMENTが関与していることを強く示唆する実験結果である。
より詳細なメカニズムを検討するためにゼブラフィッシュを用いた心機能、ATP濃度同時イメージング系の構築を試みた。顕微鏡システムの構築により高速で拍動する心臓の”動き”とATP濃度の同時イメージング系の確立に成功した。
次に、生態でのMENT機能解析のため心臓特異的にmentを強制発現させたtransgenic zebrafish、並びにTalenを用いたMENTノックアウトゼブラフィッシュの作成を行い、今後機能解析予定としている。

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

ゼブラフィッシュでのプレコンディヨニング実験系構築には、種々の条件検討を試みているが、未だ再現性のよいプロトコール確立の成功にはいたっていないものの、MENTが心筋プレコンディショニングに関与すること、また、心機能、ATP同時イメージング構築系、遺伝子改変ゼブラフィッシュの作成は順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

当初の研究計画に従い実験を進めていく。具体的には、ゼブラフィッシュを用いたin vivoでのMENT機能解析実験を進めていく。またヒト心筋梗塞症例でのMENT遺伝子変異と予後の関連を調べる。更に創薬を念頭にMENT発現量を増加させるsmall compoundのスクリーニングを並行して開始予定としている。

次年度使用額が生じた理由

今年度に計画していたゼブラフィッシュの虚血プレコンディショニングモデル作成に予想以上に時間がかかっており、年度末に計画していた機能解析実験が次年度に持ち越すことになり、余剰金が発生した。

次年度使用額の使用計画

上述のin vivoでの虚血プレコンディショニングにおけるMENTの役割を解明するために、イメージングを中心とした機能解析実験を行う計画としている。

研究成果

• [雑誌論文] Augmented AMPK activity inhibits cell migration by phosphorylating the novel substrate Pdlim5. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yan Y, Tsukamoto O, Nakano A, Kato H, Kioka H, Ito N, Higo S, Yamazaki S, Shintani Y, Matsuoka K, Liao Y, Asanuma H, Asakura M, Takafuji K, Minamino T, Asano Y, Kitakaze M, Takashima S.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 ページ: 6137
  • DOI: 10.1038/ncomms7137.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higd1a is a positive regulator of cytochrome c oxidase. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Asano Y, Shintani Y, Aoyama H, Kioka H, Tsukamoto O, Hikita M, Shinzawa-Itoh K, Takafuji K, Higo S, Kato H, Yamazaki S, Matsuoka K, Nakano A, Asanuma H, Asakura M, Minamino T, Goto Y, Ogura T, Kitakaze M, Komuro I, Sakata Y, Tsukihara T, Yoshikawa S, Takashima S.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 112 ページ: 1553-8
  • DOI: 10.1073/pnas.1419767112.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Toll-like receptor 9 protects non-immune cells from stress by modulating mitochondrial ATP synthesis through the inhibition of SERCA2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shintani Y, Drexler HC, Kioka H, Terracciano CM, Coppen SR, Imamura H, Akao M, Nakai J, Wheeler AP, Higo S, Nakayama H, Takashima S, Yashiro K, Suzuki K.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 15 ページ: 438-45
  • DOI: 10.1002/embr.201337945.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noninvasive and quantitative live imaging reveals a potential stress-responsive enhancer in the failing heart. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka K, Asano Y, Higo S, Tsukamoto O, Yan Y, Yamazaki S, Matsuzaki T, Kioka H, Kato H, Uno Y, Asakura M, Asanuma H, Minamino T, Aburatani H, Kitakaze M, Komuro I, Takashima S.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 28 ページ: 1870-9
  • DOI: 10.1096/fj.13-245522.
  • 査読あり
• [学会発表] In vivo Visualization of ATP Dynamics Under Hypoxia Reveals That G0/G1 Switch Gene 2 Provides Ischemic Tolerance Through the Increase of ATP Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidetaka Kioka, Hisakazu Kato, Yoshihiro Asano, Yasushi Sakata, Masafumi Kitakaze, Seiji Takashima.
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Sessions 2014
  • 発表場所: Chicago, Illinois,USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19