心筋の早期老化現象を標的とした新しい心不全治療の開発

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背景:酸化ストレス等により細胞の老化が短期間のうちに誘導される現象は早期老化と呼ばれ、細胞障害の主要な原因の一つと考えられている。我々は心筋細胞においても早期老化が誘導され、細胞機能低下の一因となっている可能性があると考えた。本研究はアポトーシスを誘導しない低濃度のドキソルビシン刺激により培養心筋細胞に酸化ストレスを与え、加齢に伴う変化と比較することで心筋細胞に早期老化が起こるかどうか検討することを目的とする。方法および結果:ドキソルビシン(DOX)10^<-6>mol/Lを加えた心筋細胞や心筋線維芽細胞ではアポトーシスが誘導されたが、DOX10^<-7>mol/Lを加えてもアポトーシスは誘導されなかった。しかし、心筋線維芽細胞の増殖能は有意に低下し、老化細胞のマーカーであるsenescence-associated beta-galactosidase(SA beta-Gal)染色陽性細胞が有意に増加し、cdk抑制因子であるp21^<cip1/waf1>蛋白も発現が増加していた。非増殖細胞である心筋細胞では、DOX 10^<-7>mol/Lを添加して7日間培養するとSA beta-gal陽性細胞が有意に増加し、p21^<cipl/wafl>蛋白の発現も増加していた。また、成獣ラットの心筋組織においても加齢に伴ってSA beta-gal陽性の心筋細胞が有意に増加していた。p21^<cip1/waf1>蛋白発現量は加齢と共に増加していた。加齢ラットの心筋ではTroponin I(TnI)のリン酸化が低下するが、DOX10^<-7>mol/Lを添加した心筋細胞のTnIのリン酸化もまたbaselineにおいて著明に低下していた。さらに、イソプロテレノール刺激によるTnIリン酸化の反応も有意に反応が低下していた。加齢に伴う心筋細胞における各種遺伝子の発現レベルの変化についても検討したが、GATA4,Nkx2.5,alpha-MHCは発現低下、ANP,Angiotensin II,beta-MHCの発現は増加しており、低濃度DOX刺激心筋細胞においても同様の変化がみられた。テロメラーゼ活性は加齢とともにその活性が低下するが、低濃度DOX刺激心筋細胞のテロメラーゼ活性をTRAP法にて検討したところ、経時的に低下していた。増殖細胞において早期老化が誘導される際にはp53がアセチル化され、さらにこれがPML(Promyelocytic Leukemia)蛋白と複合体を形成し、その結果p21^<cip1/waf1>蛋白の誘導が促進されることが知られているが、DOXで刺激された心筋細胞にも表記の現象が起こっていることが観察された。総括:低濃度のDOX刺激により培養心筋細胞は加齢に伴う変化と類似した変化が誘導されることが示され、心筋細胞にも早期老化が誘導され、心筋障害の一因となっている可能性が示唆された。同時に、細胞周期制御因子の一部がその機序に関与していることを見いだした。