心筋細胞における細胞周期の解明;心筋細胞の再生を目指して

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13770345
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 安達 三美 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (10323693)
• Keywords: 心筋細胞 / サイクリン / CDK / 増殖

Research Abstract

心筋細胞は生後に増殖能を失い終末分化した細胞でつねに細胞周期のG0/G1期にある。そのため、心筋梗塞症や拡張型心筋症によって心筋細胞壊死・喪失が起こった場合、心筋細胞が再生されず心不全に陥ってさらには死亡する症例が多く、これらの心疾患の死亡率は非常に高いことは周知のとおりである。従って、心筋細胞がなぜ増殖しないのかという原因の追及さらには強制的に増殖を試みようとする研究が進行されつつある。近年、細胞周期に関する研究は急激に進歩した。その要点をまとめると、(1)網膜芽細胞腫(Rb)癌抑制蛋白がG1期調節機構の下流に位置し、そのリン酸化によりDNA合成期(S期)へ移行される。(2)Rb蛋白のリン酸化は細胞周期に依存して活性化されるサイクリンとサイクリンによって活性化されるサイクリン依存性キナーゼ(CDK)によりコントロールされている。(3)Rb蛋白のリン酸化によりS期移行に必要な遺伝子群が活性化されDNA合成への扉が開かれる。一方、心筋細胞は増殖しないため細胞周期のメカニズムは関係ないという考えが一般的であったが、最近各種の細胞周期機構に必須な因子(サイクリン・CDK)が発現することが報告された。我々は生後1-2日の新生仔ラットの培養心筋細胞を用いて細胞周期のアッセイを行っているが、培養後24時間後には90%以上の細胞がG0/G1期にあることを確認している。さらに血清などの増殖刺激を加えた際、サイクリンやCDKの発現は誘導されるがRbのリン酸化・DNA合成(S期への移行)は認められない。研究代表者は本年度までに、新生児ラット培養心筋細胞を用いた実験で、増殖刺激を受けた心筋細胞においてサイクリンの発現が誘導されること、しかし本来機能する核には移行せず、細胞質に局在することを見出した。さらに、核内移行できるシグナルペプチド(NLS)を付加したアデノウイルスベクターを作成し心筋細胞遺伝子導入を行った。その結果、培養皿上、および成獣ラットの心臓組織内において心筋細胞を増殖させることに成功した。(現在論文投稿中)現在・の段階では細胞分裂はまだ限られた回数であるが、これは心筋細胞の増殖を誘導したはじめての例である。

Research Products

• [Publications] 清水雅人, 他: "Lipopolysaccharide pretreatment attenuates myocardial infarct size : a possible mechanism involving heat shock protein 70-IkBα complex and attenuation of nuclear factor-kB."J. Thorac. Cardiovasc. Surg. (in press).
• [Publications] 名和知久礼, 他: "Expression of transcriptional repressor ATF3/LRF1 in human atherosclerosis : colocalization and possible involvement in cell death of vascular endothelial cells."Atherosclerosis. (in press).
• [Publications] 張 純, 他: "Activation of JNK and transcriptional repressor ATF3/LRF1 through the IRE1/TRAF2 pathway is implicated in human vascular endothelial cell death by homocysteine."Biochem. Biophys. Res. Commun.. 289. 718-724 (2001)
• [Publications] 張 純, 他: "Homocysteine induces programmed cell death in human vascular endothelial cells through activation of the unfolded protein response."J. Biol. Chem.. 276. 35867-35874 (2001)
• [Publications] 安達進, 他: "Cyclin A/cdk2 activation is involved in hypoxia-induced apoptosis in cardiomyocytes."Circ. Res.. 88. 408-414 (2001)
• [Publications] 安達 三美 他: "心臓における生命現象の分子生物学"メディカルレビュー社. 49-57 (2001)