研究助成業績報告集

2020 年度 公募自由課題研究助成

山内進循環器病研究助成

公益財団法人循環器病研究振興財団

No

研

＊

目

次 ＊

究

課

題

研 究 者

頁

1

動脈硬化の慢性炎症における血管周囲脂肪の役割の解明

上田 和孝

1

2

心 筋 症 に 対 す る 、 QSI 法 を 用 い た 新 た な 心 臓 MRI 解析技術
の開発

勝俣 良紀

4

3

物理的刺激で活性化される心臓自然免疫シグナルの解明

高橋 佑典

9

4

大動脈周囲褐色脂肪組織および MLX 遺伝子が高安動脈炎に及ぼす影響についての検討

田村 夏子

11

動脈硬化の慢性炎症における血管周囲脂肪の役割の解明

東京大学医学部附属病院・助教

上

田 和 孝

マウスを用いて検証する(図 2)。

Ⅰ．緒 言
虚血性心疾患や脳卒中などの動脈硬化性疾患は生

本研究の特色は、これまで単なる支持組織でしか活の質や生命を脅かし、本疾患に起因する死亡者数ないと考えられてきた PVAT が、血管炎症に秩序をは現在の日本ではがんに比肩する高い割合を占めてもたらしていると捉え、「炎症」、「PVAT」、「褐色化」

いることから、その克服は喫緊の課題であり、効果を有機的に結び付けることで動脈硬化形成機序の新的な予防・治療法の開発には動脈硬化形成の分子メ

しい概念を生み出そうとする点にある。本研究によカニズムの解明が必要不可欠である。

って、動脈硬化の血管炎症の制御における褐色化

動脈硬化は血管炎症の経時的変化がもたらす慢性PVAT の意義が示されるとともに、オミックス解析

炎症疾患の典型といえる。申請者らは、動脈硬化形

により動脈硬化形成過程における炎症の惹起、遷延

成時の炎症の主要な舞台として、動脈周囲に存在す

化、不可逆化に関わる鍵となる分子が同定されるこる脂肪組織である血管周囲脂肪（perivascularとが期待できる。動脈硬化形成メカニズムを炎症の

adipose tissue; PVAT）に注目した(図 1)。まず、予遷延と収束の観点から理解し、動脈硬化の新たな予備検討として行った RNA シーケンス解析で、動脈防・治療のターゲットの創出を目指し、本研究を開ストレスによりPVAT でマクロファージ等の免疫細始した。

胞やインフラマソーム等の炎症に関連した遺伝子群が増加するとともに、『PVAT の褐色脂肪化』という特徴的な応答を示すことを見出した。脂肪の褐色化とは、皮下脂肪等の白色脂肪組織が様々な刺激により褐色脂肪様の性質を示す現象を指す。特筆すべき
ことに、薬剤によりこの褐色脂肪化を抑制すると血管の炎症と病的リモデリング(動脈硬化)が増悪することを突き止めた。以上の結果から、PVAT は血管炎症を感知して褐色化し、炎症を収束に導く火消し役を果たしていると考えた。
この仮説の検証のため本研究では、①最新の遺伝子工学技術を用いた動物モデル実験と、②PVAT 培
養細胞を用いたオミックス解析を柱として、動脈硬化の慢性炎症における褐色化PVAT の分子生理学的意義を解明する。まず、脂肪特異的 PRDM16 ノッ
クアウトマウスを用いてPVAT の褐色化を遺伝子レベルで抑制し、血管傷害に対する血管炎症やリモデⅡ．対象・方法

リング応答を検討する。また、本マウスの PVAT 由

1. 褐色化ブロックマウスを用いた褐色化 PVAT に

来培養細胞を用いて脂肪酸メタボローム解析と 1 細よる炎症制御メカニズムの解明

胞トランスクリプトーム解析を行い、褐色化 PVAT

本研究では、①adipoq-Cre PRDM16 flox: 脂肪褐が発現する特徴的な抗炎症因子を見出す。さらに、色化制御分子PRDM16 の脂肪特異的KO マウス(褐見出した新規抗炎症因子の動脈硬化進展抑制効果を色化ブロックマウス)、および②UCP1 KO : 褐色脂1

肪の特徴的機能分子 UCP1 の KO マウス(褐色脂肪ージの性質が変化することが示唆された。

機能ブロックマウス)を用いて検討を行った。これら

次に、褐色化 PVAT がマクロファージの性質を制のマウスを用いてワイヤー擦過による大腿動脈の内御するメカニズムを検討するために、褐色化脂肪に皮傷害を作成した後、免疫組織染色による免疫細胞

おいて特徴的に発現する機能分子である UCP1 を浸潤 (マクロファージ(M1/M2)、好中球、リンパ球、

ノックアウトしたマウス(UCP1 KO マウス)を用いマスト細胞など)、qRT-PCR による炎症性サイトカて同様の実験を行ったところ、意外にも、血管傷害

イン発現、EVG 染色 (内膜/中膜壁厚比) による血管後のリモデリングに違いは見られなかった。このこ

リモデリングの変化を検討した。

とから、褐色化 PVAT は UCP1 発現とは異なる機序でマクロファージに働きかけ、性質を変化させて

2. 1 細胞解析による褐色化 PVAT 由来の抗炎症性分いる可能性を考えた。

泌因子の同定我々は褐色化 PVAT 由来 stromal vascular
fraction (SVF)細胞株を樹立した。興味深いことに、褐色化 PVAT-SVF の培養上清はマクロファージの
炎症性サイトカイン発現を抑制した。このことから褐色化PVAT は何らかの抗炎症因子を分泌していると考えている。本研究では、脂肪組織の 1 細胞トラ
ンスクリプトーム解析を行い、バルク解析では把握の難しい精密な遺伝子発現変化の解析を行った。
。
得られたデータから褐色化PVAT 由来の抗炎症性分泌2. 1 細胞解析による褐色化 PVAT 由来の抗炎症性分因子の候補を絞り込む作業を行った。

泌因子の同定そこで我々は、PVAT 脂肪組織を用いた 1 細胞解3. 褐色化 PVAT をターゲットとした新規動脈硬化

析を試みた。マウス大腿動脈にワイヤーによる血管治療薬開発の基盤構築
血管傷害後の炎症細胞浸潤や血管リモデリングに傷害を加えた後に PVAT を採取したが、得られる組

対する、脂肪褐色化を刺激する薬剤の効果を検討す

織量が極めて少ないこと、また、脂肪細胞のみならる。β3 受容体刺激薬は脂肪褐色化を強力に促進す

ず膠原線維などの比較的弾性の強い組織も含まれる

ることが知られることから、本研究ではβ3 受容体ことから、細胞をきれいに単離していく作業に難渋

刺激薬(CL316243)の動脈硬化への作用を検討する。

しており、現在も分離法の最適化を試みている。

また、1 細胞解析によって同定された褐色化 PVAT

一方で、マウス内臓脂肪組織を用いた 1 細胞解析

由来の炎症抑制因子について、そのマクロファージ

結果については過去に報告があったことから、そのに対する炎症制御作用を検討した。

結果を活用した解析を並行して行った。細胞ごとの発現遺伝子の特徴によるクラスター分類で、マウス

Ⅲ．結 果

内臓脂肪は個別の特徴を有する 15 のクラスターに

1. PVAT 褐色化は傷害後の血管炎症を終息に導く

分類された。その中で、褐色化を刺激するβ3 受容褐色化ブロックマウス(adipoq-Cre PRDM16

体刺激薬投与後の脂肪において、ある一つのクラス

flox)において血管傷害を作成すると、傷害 14 日後

ター(C7)が特徴的に現れることが分かった。このクの血管内膜肥厚が野生型マウスに比べて増悪した。

ラスターの特徴を詳しく見てみると、褐色脂肪に特F4/80 による免疫染色では、PVAT および血管にお徴的に発現する遺伝子群(Ucp1、Cidea、Ppargc1a

けるマクロファージの集積の程度には両群で差がな等)が増加しており、本クラスターは褐色化した脂肪

かった一方で、褐色化ブロックマウスにおいては、細胞の群であることが分かった。Gene Ontology に炎症型マクロファージマーカーである iNOS 陽性細よって遺伝子の機能的特徴を解析すると、ある分泌胞数は顕著に増加しており、一方で抗炎症型マクロ性タンパクをコードする遺伝子 X が見出された。

ファージである CD206 陽性細胞数は減少していたことから、褐色化をブロックすることでマクロファ2Ⅵ．研究協力者
小室一成

東京大学大学院 教授

脇 裕典

東京大学大学院 准教授

伊藤 薫

理化学研究所 グループリーダー

野村征太郎 東京大学大学院 特任助教
安達祐助

東京大学大学院 特任研究員

Ⅶ．参考文献1)

3. 褐色化 PVAT 制御による血管炎症抑制効果

Ueda K, Takimoto E, Lu Q, et al.

β3 受容体刺激薬(CL316243)は PVAT の褐色化をMembrane-Initiated

強く促進することを確認した。この CL316243 をマ

Signaling Mediates Metabolic Homeostasis

ウス大腿動脈周囲に塗布したのち、血管傷害を加え

via

たところ、傷害 14 日後の血管では、iNOS 陽性細胞

Phosphatase 2A. Diabetes. 67(8):1524-1537,

数が減少し、CD206 陽性細胞数は増加しており、血2018.

CentralEstrogen

Activationof

Receptor
Protein

管リモデリングは有意に抑制された。また、上記研2)究 2 で同定した遺伝子 X から生成されるタンパク X

Kaneko M*, Ueda K*, Nishimae I, et al.

を用いて培養マクロファージ細胞(RAW264.7)を刺Subendocardial ischemia due to coronary

激すると、マクロファージの抗炎症型へのシフトがartery spasm causes transient severe mitral

起こり、炎症性サイトカインの発現も減少した。

regurgitation.

Circulation-Heart

11:e0054962018,2018.

Failure.

*corresponding

author3)

Ueda K, Toko H, Komuro I. Endothelial
cell–derived angiocrines elicit physiologicalcardiomyocyte hypertrophy -bidirectional
communication- Circulation. 139:2585–2587,
2019.

Ⅳ．考 察

4)

本研究から、血管傷害後に生じる PVAT の褐色化

Ueda K, Adachi Y, Liu P, et al. Regulatory
actions of estrogen receptor signaling in theによって、PVAT から分泌される因子がマクロファ

cardiovascularージに作用し抗炎症型へシフトさせることで、血管

system.

Frontiersin

Endocrinology. 10:909, 2020.

の炎症を終息に導き、病的な血管リモデリングを抑制することが示唆される。この結果は、褐色化刺激5)

薬が動脈硬化予防・治療に有用である可能性を示唆

Fukuma N, Takimoto E, Ueda K, et al.
Estrogen receptor-α non-nuclear signaling

するものであり、今後は、将来の臨床への応用の可confers cardioprotection and is essential to

能性を見据え、血管傷害以外の血管疾患モデルでの

cGMP-PDE5 inhibition efficacy. JACC: Basic

検討や、ヒトの動脈サンプルを用いた検討などをさto Translational Science, 5(3):282-295, 2020.

らに行っていく予定である。

Ⅴ．結 論
血管傷害後にはPVAT が褐色化することで血管の炎症を終息に導き、病的な血管リモデリングの抑制に重要な役割を果たしていることが示唆された。

3

心筋症に対する、QSI 法を用いた
新たな心臓 MRI 解析技術の開発
慶應義塾大学医学部・専任講師

勝
Ⅰ．緒 言

俣 良 紀

現状がある。そのため、重篤な副作用の報告のある

高齢化による心不全患者の増加（心不全パンデミ

ガドリニウム造影剤を使用せずに、心筋の状態を把ック）が問題となる中、心不全入院患者の 1 年死亡

握する技術の開発は喫緊の課題である。

率は 15-20%、 1 年心不全再入院率は 30%と依然とMRI の撮影および解析方法は多岐にわたり、既存のして予後不良な疾病のままである。このような患者方法では検出できなかった現象を新たな撮像・解析

イベントの発生の予測には、各種モダリティを用い法を用いて評価できる可能性がある。申請者はこれた心臓の評価から死亡や合併症に関する予測リスク

までに MRI: q-space imaging 法（QSI）を用い、骨（危険率）を正確に予測し、医療者および患者が認格筋における筋質解析を、動物およびヒトにて行っ識することが重要である。MRI（磁気共鳴画像診断てきた。QSI 法は、組織学的な微細な差を感知出来

法）は磁気の力を利用した画像検査で、「心筋の動きる新規 MRI 撮像法であり、マウスにおける異なるの程度（心収縮率）」の評価は客観的かつ再現性が高性質をもつ筋組織を区別することが可能であった 1。

い。また、ガドリニウム造影剤を用いることで、虚また、同様の結果をヒトの骨格筋でも示すことに成血性心筋症を含む多くの心筋症の心筋の変性（線維功した 2。本研究では、MRI;QSI 法を用いて、ガド化）を評価することが可能となり、MRI は「心筋のリニウム造影剤を使用せずに心筋障害部位の評価を質」の評価を行うことができる唯一のモダリティで行うプログラムを開発することを目的とする。

ある。現在、ガドリニウム造影剤を用いた診断は、
心筋梗塞の範囲の同定、心筋の viability(生存心筋)Ⅱ．対象・方法の評価、また原因不明の心筋症の診断に用いられて14〜16 週齢（体重 280ｇ〜320ｇ）の雄性 Wistar

いる。しかし、ガドリニウム造影剤には腎性全身性Rat を用いて、虚血再灌流（IR：虚血 30 分）モデ繊維症症（Nephrogenic Systemic Fibrosis：NSF）

ルを作成した。心臓の左前下行枝を結紮する際は左という、皮膚及び結合組織の線維化を伴い関節の可心耳の先端から 2mm 下方で糸針を通して左前下行動性障害 や他の器官に影響を及ぼして死亡に至る枝を結紮することで、各ラットいずれも虚血範囲を治療法のない合併症が存在する。特に腎機能障害患

概ね同面積とする。再灌流後 48 時間後、7 日後、30者で発症していることが判明し、腎機能低下症例

日後に、心臓のホルマリン固定処理を行い、QSI 法（eGFR（estimated glomerular filtration rate）がで評価した。同検体で、ガドリニウム造影剤による

30mL/min/173m2 未満）では、使用が禁忌となって梗塞部位の評価も同時に行った。MRI 撮影後、過去いる。一方、eGFR が 30-60mL/min/173m2 の患者の報告から心筋梗塞部位として報告されている抗でも腎性全身性繊維症の報告があり、ガドリニウム

C4d 抗体 3、心筋骨格マーカーであるトロポニン抗造影剤の使用は慎重な対応が求められている。
特に、体、アポトーシスを反映する TUNEL、HE 染色や心不全患者では、腎不全を合併している患者が多い

線維化を反映する Masson 等で染色し、QSI 法でみため、約 50%程度が造影 MRI 検査を断念しているられる高信号域と対比した。

4

特に、ヒトへの応用を考慮し、心筋信号を高感度に梗塞部位の評価も同時に行った。

取得するStimulated Echoシステムの開発に注力する。即ち、短時間計測のために QSI アルゴリズムを最適化し、撮像時間、解像度、コントラストなどのパラメーターから心筋組織状態を比較し、心電図同期下での拍動心臓の心筋評価が可能なプログラム開発を行う(図 1)。

図 2 QSI 更新豪の梗塞領域を中心として左室壁が菲薄化QSI の高信号域は、心臓虚血再灌流と48 時間より現れ、1 カ月程
度かけて消退していく

MRI 撮影後、過去の報告から心筋梗塞部位として報告されている抗 C4d 抗体（Arch Pathol Lab Med.
2010;134:256–263）、心筋骨格マーカーであるトロ
ポニン抗体、アポトーシスを反映する TUNEL、HE
染色や線維化を反映する Masson 等で染色し、QSI法でみられる高信号域と対比した。結果としては、
下図の様に、ガドリニウム造影剤はトロポニンの欠損部位や繊維化部分と一致している一方で、QSIは、壊死部分を示唆する C4d 陽性部分と一致した。

図 3 QSI 法では、不可欠な心筋障害部位と一致した部位で高信号域を認めたⅣ．考 察
図 1：Stimulated Echo の発生原理

MRI を用いた拡散計測手法は、検査部位を問わず、

d-e 間は縦磁化として信号保存されるため、心筋における拡散計測

臨床応用されている技術で、組織内の水分子の動きをより定量的に達成できる解析法。

である拡散現象を利用した MRI 手法である。1965
年に Stejskal と Tanner により核磁気共鳴法を使用

Ⅲ．結 果

した拡散計測が報告され、1986 年に Le Bihan らに

14〜16 週齢（体重 280ｇ〜320ｇ）の雄性 Wistar

より MRI を用いた頭蓋内の拡散現象の画像化が行

Rat を用いて、虚血再灌流（IR：虚血 30 分）モデ

われた。1990 年に Mosely らにより、超急性期の脳ルを作成した。心臓の左前下行枝を結紮する際は左梗塞の診断における有用性が示されて以来、頭蓋内心耳の先端から 2mm 下方で糸針を通して左前下行病変の診断に臨床利用が進んでいる。しかし、生体枝を結紮することで、各ラットいずれも虚血範囲を組織は非常に複雑な構造から成り立っており、上記

概ね同面積とする。再灌流後 48 時間後、7 日後、30

技術では正確に再現することはできない。そこで日後に、心臓のホルマリン固定処理を行い、QSI 法

q-space imaging（QSI）が Callaghan PT によってで評価した。同検体で、ガドリニウム造影剤による1990 年に提唱された。当初、QSI は NMR の分野

5

で多孔物質に対する研究目的で報告された。この達成できる(図 4)。

QSIは生体組織における水分子の制限拡散を解析す

B. 心筋信号発生パルスシーケンスプログラムる手法とされ、マイクロサイズの構造情報を取得す

QSI パルスシーケンスには通常 spin echo: SE パ

ることが可能となる。

ルスシーケンスをベースとし、motion probing
gradient: MPG と呼ばれ QSI パルスシーケンスに

生体にも目が向けられ脳疾患による細胞の変形や4、赤血球の形状評価(Kuchel PW,

Magn. Reson.

は通常 spin echo: SE パルスシーケンスをベースとMed., 1997) などの報告がなされ、臨床応用へ大きし、motion probing gradient: MPG と呼ばれる傾斜な期待が寄せられている。しかし、当技術は MRI

磁場を組み込んだ QSI パルスシーケンスにて多く装置の性能不足、長時間計測といった観点から臨床の研究が進められてきた。しかし、この SE ベース

応用へは遠い現状である。この問題点をクリアし、を用いた心筋計測には幾つか問題点が存在し、これ安全かつ簡便な心疾患鑑別を目指すことを本研究開らを解決することにより QSI の心筋への臨床展開

発では実行してきた。

が大きく開かれる。問題点の一つとして、心筋組織

A. 水分子拡散モデルの T2 値は非常に短く、QSI 計測では echo time: TE
延長の影響を大きく受けることである。そのため、
T2 信号は減衰が著しく非常にノイズの多い情報となる。この問題を解決するため Stimulated Echo:
STE による信号発生機序を利用したパルスシーケ
ンスをベースとした計測法を臨床機にて設計・開発

Signal intensity

させることで信号を高感度に計測可能にする(図 5)。
シミュレーションによると 2 倍近くの SNR を達成可能となり、QSI 法の心臓 MRI への応用が可能となりうる (Hata J, RPT, 2013) 。MRI による拡散計
bi-exponential fit model (left: extra, right: intra-cell info)

測は位相分散を伴うため非常に低信号であり、心筋q space imaging model

組織はさらに低 T2 値のため低信号であるが、この開発手法を臨床機へ実装することで、心筋組織から

0b-value [s/mm2]

も十分な信号を受信することができ拡散計測を達成

3000

することが可能となる。
図 4：QSI 法及び bi exponential model 解析アルゴリズム

C. 呼吸・心電図同期システム

QSI 法(緑)は多くの b-value での撮像を行い組織定量する解析法。

MRI において心筋計測には呼吸、そして心電図同期

bi exponential model(青)は 3 点以上の b-value を用いて組織にシステムの併用が必須となる。T1 強調画像や T2 強モデルを当てはめ定量する解析法。

調画像といった通常の MRI 解剖画像ではすでに呼吸や心電図同期システムが実装されて使用されてい

QSI では拡散現象をモデル過程を経ずに、確率密度る。
しかしながら拡散計測では長い信号収集時間（エ

分布から生体内の制限された組織構造を信号化する。

コータイム）のため心電図タイミングと合わず、基モデル化せずに組織構造を表現するために、MRI

本的に脳や脊髄といった生体の動きによる同期計測から収集する信号は膨大なデータ数となる。実際にを行う必要のない中枢神経領域でしか使用されてい臨床研究として展開していくには数十分から２時間ない。
上記B項目にて開発するパルスシステムには、程度を要する。臨床応用に向けるために時間短縮は

Mixing Time; TM (図 5）と呼ばれる時間は信号が保必須であり、この短縮化を我々は拡散データ信号の存され、通常起こる信号減衰が起こらない。このた収集 window を調節する b-value という値を最適化

め心拍に合わせ計測タイミングを調整し、同期を行させ、且つ、bi-exponential 数理モデルを心筋組織

うことが可能となる。この手法を臨床機に開発実装に仮定し当てはめることで、心筋組織の細胞外空間することで、非常に複雑な動きを呈する心筋組織か構造、
細胞内空間構造の情報抽出技術開発を試みる。

らの信号を取得することが可能となる。

当技術開発で最短で QSI の４分の１から５分の１程度の時間短縮が望め、臨床展開可能な計測時間を6

の変位検出能をさらに高めた QSI という拡散モデ
従来法
PG-SE

ルを用い、また撮像シーケンスに STE を採用する
ことで、撮像時間を極度に延長することなく心筋の微細な変化を検出することを目指す。この技術を使うことで、造影剤を使用せず心筋の微細な構

新規開発法
PG-STE

造変化を検出でき、しかも T1 mapping では偽正常化パターンとなってしまうような病変も本開発
手法では明瞭に描出が可能となると考えられる。
３．市場規模、実用化イメージ
急性心筋梗塞をはじめとした虚血性心疾患におい図 5：拡散計測における従来法と本開発手法との比較ては、不可逆的な壊死をきたした梗塞部位と、可逆

新規開発法では、長い TM による高精度計測、短い TE による高感性の回復を示す虚血部位に分けられる。虚血性心筋度計測を達成することが理論上可能である。

症の生存心筋 (viability)の評価は、診断の質の向上、予後予測、治療方針の決定、患者への疾患の理解度

２．競合/代替技術の向上に有益であることが報告されており、心臓造

心臓 MRI は歴史的に、spin echo (SE) や

影 MRI による評価が最も感度および特異度が高い

gradient echo (GRE)などのパルスシーケンスを基と報告されている。また、肥大型心筋症や拡張型心本として、心電図同期法、
高速 SE および 高速 GRE筋症などの非虚血性心疾患においても、心筋症の原などの撮像技術の進歩とともに発展してきた。しか因の鑑別や予後の予測、治療方針の決定に、心臓造し、心筋症の原因となる心筋自体の微細な性状変化

影 MRI による評価が有用であり、他の検査法ではを検出するには、ガドリニウム（Gd）遅延造影 MRI

評価できない重要な検査手法となっている。2018

が必要であった。Kim らは、遅延造影 MRI で得ら

年に日本循環器学会から提示された心筋症診療ガイれた梗塞心筋の壁内進展度から、冠動脈血行再建術

ドラインでも、各種心筋症に対する心臓造影 MRI

後の壁運動改善度を予測できることを報告した 5。

検査は、疾患の鑑別、予後の予測、治療方針の決定

特に、心内膜下梗塞には従来の心筋シンチグラフィに対して、最もよい適応と記載されている。
（クラス

よりも遅延造影 MRI の方が感度・特異度よく正確

I （エビデンスレベル A））に評価できた 6。これは、陳旧性心筋梗塞のみなら

ガドリニウム造影剤を使用した解析は心筋症の診察

ず急性心筋梗塞後早期においても同様であった 7, 8。

において必須の検査手法であるが、ガドリニウム造

一方で、心筋症の成因を鑑別するために、近年考影剤には重篤な合併症が報告されており、多くの心案された撮像法が T1 mapping や拡散強調像 9, 10 で疾患患者に適用できない問題がある。QSI 法は造影

あ る 。 2013 年 に society for Cardiovascular剤を使用せずに、心臓の筋質の解析をより安全に行Magnetic Resonance の発表した「心筋の T1

う点で非常に高い新規性／優位性／革新性を有して

mapping と細胞外容積計測に関するコンセンサいる。特に、本技術は虚血性心筋症以外の多くの種

ス・ステートメント 11」によると、Gd 造影剤を使

類の心筋症にも応用が可能と考えられ、疾患の診断、用しない Native T1 においても、心筋線維化や心筋予後予測、治療法の選択のための重要なツールとな

浮腫、アミドイド沈着により T1 が延長し、心筋へりうる。さらに、基礎研究における心筋障害部位のの脂肪や鉄成分の沈着や出血によりT1は短縮する。

評価は、心エコー評価が主体であり、その結果の解

一方、T1 mapping は心筋組織に線維化と脂肪沈着

釈は恣意的な要素が強かった。小動物を用いた基礎や鉄沈着が同時に生じれば、T1 値を延長させる効果

研究の分野でも QSI 法を用いた心筋障害の解析は、と短縮させる効果が打ち消しあい、見かけ上正常値

その客観性の高さからより正確な評価を可能とし、となることもありうるという欠点をもつ。これに対基礎研究の質の向上につながる可能性が高い。そのし、拡散強調像はプロトンの拡散を見るものであり、

結果、臨床応用可能な基礎のシーズを正確に把握すT1 mapping とは異なる観点からの心筋の評価が可

ることが可能となり、より効率的な臨床研究の実施能である。

を通して、患者に新たな治療法を提供することが可本研究では、この拡散強調像を基本として水分子能となると考えられる。

7

tomography (spect) perfusion imaging for
Ⅴ．結 論

detection of subendocardial myocardial

心臓虚血再灌流モデルにおいて、MRI:QSI 法は、心infarcts: An imaging study. Lancet.

筋障害部位と一致した部位での高信号の描出に成功

2003;361:374-3797.

した。本方法は、造影剤を用いずに心筋障害部位をChoi KM, Kim RJ, Gubernikoff G,
Vargas JD, Parker M, Judd RM.

同定できる方法として、臨床応用が期待される。

Transmural extent of acute myocardial
Ⅵ．研究協力者

infarction

中島大輔・慶應義塾大学・特任助教

improvement in contractile function.

畑純一・慶應義塾大学・特別研究員

Circulation. 2001;104:1101-11078.

市原元気・慶應義塾大学・助教

predicts

long-term

Kitagawa K, Sakuma H, Hirano T,
Okamoto S, Makino K, Takeda K. AcuteⅦ．参考文献myocardial

1.

Nakashima D, Fujita N, Hata J, Komaki

viability assessment in patients earlyY,thereafter

SuzukiS,

Nagura

T,

et

al.

resting (201)tl spect. Single photon

a

rat

J

model.

OrthopRes.

emission

Nakashima

D,

Hata

J,

Sone

Y,

9.

tomography.

Nguyen C, Fan Z, Xie Y, Dawkins J,

Maruyama K, Feiweier T, Okano JH, etTseliou E, Bi X, et al. In vivo contrast freeal. Detecting mild lower-limb skeletal

chronic

muscle fatigue with stimulated-echocharacterization

q-space imaging. Magn Reson Med Sci.

diffusion-weighted

2020

magnetic resonance. J Cardiovasc Magn

Jenkins CP, Cardona DM, Bowers JN,

Reson. 2014;16:68
10.

myocardial

infarctionusing
cardiovascular

Shi RY, An DA, Chen BH, Wu R, Du L,

utility of c4d, c9, and troponin t

Jiang M, et al. Diffusion-weighted

immunohistochemistry

imaging

in

acute

in

hypertrophic

myocardial infarction. Arch Pathol Lab

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t2-weighted signal intensity in addition

King MD, Houseman J, Roussel SA, vanto late gadolinium enhancement. Int J

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11.

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ofdisc degeneration using q-space imaging

Oliai BR, Allan RW, Normann SJ. The

4.

comparison

contrast-enhanced mr imaging with

2020;38:2220-2229

3.

Myocardial

Quantitative analysis of intervertebral
in2.

infarction:

N

Engl

J

Med.

Myocardialfort1

mapping

cardiovascularandmagneticof the european society of cardiology

2000;343:1445-1453

consensus statement. J Cardiovasc Magn

Wagner A, Mahrholdt H, Holly TA,

Reson. 2013;15:92

Elliott MD, Regenfus M, Parker M, et al.
Contrast-enhanced
singlephotonmri

andemissionroutinecomputed8

物理的刺激で活性化される心臓自然免疫シグナルの解明

国立循環器病研究センター
分子薬理部上級研究員

髙橋 佑典
術後 1 週間と 4 週間に心エコー図検査を行い、心機能Ⅰ．緒 言
弁膜症による容量負荷、高血圧による圧負荷のいずを評価した。また術後 1 週間, 4 週間の心臓を摘出し、れにおいても、心不全の発症・増悪にメカノストレス

Hematoxylin Eosin（HE）染色ならびに Masson’sの重要性が指摘されている。近年メカノセンサーが細Trichrome（MT）染色を行い、繊維化率を計測した。

胞接着部位である介在板にあることが指摘されておまた、凍結切片も作成し、CD45 ならびに CD68 抗体

り 、また実際に多くの介在板タンパク質をコードすを用いて免疫染色を行った。さらに、術後 3 日の心臓る遺伝子変異が心不全の原因となることは、メカノセも摘出し、組織を凍結破砕によって作製した組織粉末

ンサーとしての介在板の重要性が注目されている。

から totalRNA を抽出し、RNA-seq を行った。

１)

AMPK はATP の加水分解産物である AMP によっ

Ⅲ．結 果て活性化され、細胞のエネルギー代謝を制御するセンサーとして働くリン酸化酵素である。我々は、心筋組

AipID の機能解析のため、CRSPR/Cas9 システム

織において AMPK が細胞接着部位である介在板に局を用いて AipID のノックアウト（KO）マウスを作製在していること、さらに心拍動によるメカノシグナル

した。作製したマウスは生殖可能で、メンデルの法則

依存的に AMPK の介在板への局在がコントロールさに従った比率で KO マウスが生まれることから胎生れていることを見出し、心臓において AMPK がメカ致死の表現系がないことが明らかになった。AipID

ノシグナルに関与していることを明らかにしてきた 2)。

KO マウスはベースラインでは心機能低下を認めな

これらの事実に基づき、生化学的に心臓介在板におけかったため、TAC モデルを WT マウスと AipID KO

る AMPK の新規基質探索をおこなったところ、機能マウスで作製した。WT マウスは TAC 術後 4 週間で未知の膜タンパク質 AMPK interacting protein at

左室駆出率（Ejection fraction）の低下が見られたが、

the intercalated disc (AipID)を同定した。我々は心筋KO マウスでは左室駆出率の低下が抑制された(図 1）。

細胞において AipID の発現を上昇させると、IL-1, 6,
CCL2, 7 などの自然免疫サイトカイン・ケモカインの発現が上昇することを見出しており、これらの結果はAipID が心筋組織において、物理的刺激を自然免疫反応につなげる重要な因子であることを示唆する。本研
究では AipID の in vivo での心臓での役割を解明する
ことで、心臓におけるメカのストレスと炎症反応をつなぐメカニズムの解明を目指す。

図 1 横行大動脈縮窄術後の心エコー図検査。KO マウスでは左室収縮能の低下が抑制された。

Ⅱ．対象・方法CRSPR/Cas9 システムを用いて AipID のノックア

MT 染色では WT マウスで繊維化の増大を認めた

ウト（KO）マウスを作製した。野生型(WT)マウスとが、KO マウスでは繊維化も抑制された（図 2）。

AipID KO マウスの大動脈を結紮し、左室内に高圧負荷をかけた横行大動脈縮窄(TAC)モデルを作製した。

9

以上の結果より、AipID KO マウスは心臓への炎症細胞浸潤を抑制することによって心保護作用を示すと考えられた。

Ⅳ．考 察
本研究では心臓介在板に局在する AMPK の基質として新たに同定した AipID の in vivo での機能解析を

図 2 横行大動脈縮窄術後 4 週の MT 染色。KO マウスでは左室の繊行った。我々は心筋細胞において AIPID の発現を上維化が抑制された。

昇させると、自然免疫サイトカイン・ケモカインの発以上の結果より、AipID の KO マウスは TAC 術後

現が上昇することを見出していたが、KO マウスを用の心機能低下に対して心保護作用を示すことが明らいた検討でも同様に AipID が炎症細胞浸潤に重要なかとなった。

因子であることを明らかにした。しかしながら、心筋

AipID KO の心保護作用の機序を詳細に検討する細胞に発現する AipID が炎症細胞浸潤を引き起こす

ために、より早いタイミングである TAC 術後 3 日で下流の分子メカニズムはいまだに明らかになっていの心臓における遺伝子変化を RNA-seq 解析を用いてない。こちらについては、現在樹立中の AipID TG評価した。Gene Ontology エンリッチメント解析を行

mouse を用いた in vivo 結合タンパク質探索により、った結果、KO マウスと比べて WT マウスで発現が上

AipID と自然免疫シグナルをつなぐアダプター因子

昇 し た 遺 伝 子 群 は 「 Inflammatory response 」

を明らかにしていく計画です。

「 Positive regulation of immune response 」「Leukocyte migration」「Leukocyte chemotaxis」

Ⅴ．結 論「Neutrophil migration」など自然免疫シグナルに関

成熟マウス心臓において。心筋細胞の介在板に局在連した遺伝子群であることが明らかとなった（図3）。

する AMPK の新規基質として心筋と骨格筋に発現す

また、TAC術後1週間でWTマウスの心臓ではCD45,

る機能未知蛋白質である AipID を同定した。AipID

CD68 陽性細胞が増加するが、KO マウスでは炎症細は成熟マウス心臓においても心筋内炎症細胞浸潤に胞浸潤が抑制された（図 4）。

関与することが示唆された。

Ⅵ．研究協力者
国立循環器病研究センター分子薬理部・部長
新谷泰範

Ⅶ．参考文献1) Yuki Katanosaka, Keiichiro Iwasaki, Yoshihiro
横行大動脈縮窄術後 3 日の RNA-seq 解析。KO マウスで自然Ujihara, et al. TRPV2 is critical for the maintenance免疫シグナルに関連した遺伝子群の遺伝子発現が抑制されていた。

of cardiac structure and function in mice. Nat

図3

Commun. 2014;5:3932.
2) Shohei Yashirogi, Takemasa Nagao, Yuya
Nishida, et al. AMPK regulates cell shape of
cardiomyocytesbymodulating

turnoverof

microtubules through CLIP-170. EMBO Rep.
2021;22(1):e50949.

図4

横行大動脈縮窄術後の免疫染色。KO マウスで術後 1 週の炎症細胞浸潤が抑制されていた。

10大動脈周囲褐色脂肪組織および MLX 遺伝子が高安動脈炎に及ぼす影響についての検討

東京医科歯科大学

循環制御内科学

非常勤講師

田村 夏子
Ⅰ．緒 言

無刺激で飼育し、他のモデルマウスと合わせて
13 週ころの血管について病理学的評価を行った。

高安動脈炎は原因不明の全身性の大型血管炎である。近年、本邦において行われたゲノムワイド関連解③ 変異型 MLX ノックインマウス UCP-1 ペプチ

析で、疾患関連遺伝子 MLX 遺伝子が見出された 1。

ドアジュバントインジェクションマウス

私たちの以前の研究で変異型MLX遺伝子を持つ患者(MLXKI UCP1(+))

は重症の大動脈弁閉鎖不全症を併発する割合が高い

変異型 MLX ノックインマウスについて、①と同こと、沼野分類で最も病変の広がりが広い typeⅤの様の方法で UCP-1 アジュバントインジェクショ

割合も多いことを報告した。また、in vitro では変異ンも行ったモデルを作成した。

型 MLX 遺伝子により NLRP3-inflammasome を介④ LCWE イ ン ジ ェ ク シ ョ ン マ ウ ス(WTした炎症反応が促進されることを解明した 2。その研LCWE(+))

究の一環で MLX 遺伝子は大動脈弁組織・褐色脂肪組

既に確立している大型血管炎マウスモデルとし

織・小腸に多く発現していることがわかった。褐色脂て、
乳酸菌細胞壁抽出物（Lactobacillus casei wall肪組織は、血管周囲に多く存在しており、男性より女

cell extract/LCWE）腹腔注射による大動脈炎マ性に、高齢者より若年者で活動性が高いことが報告さウスについて野生型 BALB/c マウスで作成した。

れており 3、本疾患の疫学的特徴とも合致する。この

これらのモデルマウスについて主に血管を HE 染色

ことから、大動脈周囲褐色脂肪組織と変異型 MLX 遺で染色し形態を評価し、画像ソフト imageJ で断面積

伝子とが高安動脈炎に及ぼす影響について解明するの測定を行った。

ことを本研究の目的とした。

Ⅲ．結 果
Ⅱ．対象・方法

自己免疫性褐色脂肪織炎モデルマウスの面積は野以下の方法で、高安動脈炎の疾患モデルマウスを作

生型と比較して、血管断面積が有意に増大した。
（WT成し、大動脈周囲褐色脂肪組織と変異型 MLX 遺伝子

vs WT UCP1(+) : mean 82225 µm2 vs 158336 µm2 :と本疾患との関連を検討する。

p < 0.05）血管面積の拡大だけでなく血管周囲の褐色① UCP-1 ペプチドアジュバントインジェクション

脂肪組織の増大、血管壁肥厚、リンパ球の浸潤がみら

マウスモデル (WT UCP1(+))

れた（図１・２）。

血管周囲の褐色脂肪組織に炎症を誘導し、自己免変異型MLXノックインマウスの血管断面積は野生

疫性褐色脂肪組織炎マウスモデルを作成する。

型と比較して有意に増大していた。
（WT vs MLXKI:

BALB/c マウスに Freund アジュバントと UCP-

mean 82225 µm2 vs 127342 µm2 : p < 0.05）血管は野

1 ペプチドを混合したものを皮下注射し、4 週間

生型と比較して肥厚しており、リンパ球の浸潤や弾性後に血管の組織を病理学的に評価した。

繊維の断裂を認め、血管周囲のリンパ節腫大も認めた② 変異型 MLX ノックインマウス (MLXKI)（図１・２）。変異型 MLX ノックインマウスは野生

褐色脂肪組織中に多く存在するMLX 遺伝子の変型マウスと比較して体重が減少しているだけでなく異が血管炎に関与しているかどうかの検討とし（WT vs MLX-KI : mean 23 g vs 19 g : p < 0.01）、血て、CRISPR/Cas9 によるゲノム編集技術を用い

管周囲の褐色脂肪組織の増大、大動脈弁組織の肥大、て MLX-Q139R ノックインマウスを作成した。

小腸パイエル板の肥厚や大腸平滑筋の腫大がみられ11

たが、寿命や出産に明らかな影響はなかった。

を与えていることが分かった。

次に変異型MLXノックインマウスに自己免疫性褐

さらに、変異型 MLX ノックインマウスでみられた

色脂肪織炎を発症させたモデルを作成したところ、野血管炎の組織像と血管周囲の褐色脂肪組織の増大所

生型マウスと比較して有意に増大していただけでな

見について、自己免疫性脂肪織炎モデルと類似していく（WT vs MLXKI UCP1(+) : mean 82225 µm2 vsたことから、変異型 MLX 遺伝子と褐色脂肪組織が血138771 µm2 : p < 0.05）、刺激していない変異型 MLX管炎の発症や増悪に深く関与していることが推測さ

ノックインマウスと比較して、さらに増大傾向をみせ

れる。

Ⅴ．結 論
自己免疫性脂肪織炎モデルマウスと変異型MLX遺伝子ノックインマウスで大型血管炎モデルマウスを作成した。血管周囲褐色脂肪組織と変異型ＭＬＸ遺伝
子は血管炎の発症機序に重要な役割を果たしている。
た（MLXKI vs MLXKI UCP1(+) : mean 127342 µm2
vs 138771 µm2）
。血管壁の肥厚やリンパ球浸潤、血管Ⅵ．研究協力者

周囲リンパ節腫大も増悪した（図２）。

東京医科歯科大学 循環器内科 准教授 前嶋康弘
東京医科歯科大学 循環器内科 教授 笹野哲郎

一方、既に確立している大型血管炎マウスモデル（乳酸菌細胞壁抽出物腹腔注射による大動脈炎マウス）を野生型マウスで作成し評価したところ、刺激しⅦ．参考文献ていない野生型と比較して有意に血管断面積が増大

1.

Terao, C. et al. Two susceptibility loci to
Takayasu arteritis reveal a synergistic role

した（WT vs WT LCWE(+) : mean 82225 µm2 vsof the IL12B and HLA-B regions in a

151658 µm2 : p < 0.05）。しかし、上述した自己免疫

Japanese population. Am. J. Hum. Genet.

性褐色脂肪織炎モデルマウスや変異型MLXノックイ

93, 289–297 (2013).

ンマウスと比較して、血管周囲は白色脂肪が多くみら
2.

れ、血管壁へのリンパ球浸潤や血管周囲のリンパ節腫

Tamura, N. et al. Single-Nucleotide
Polymorphism of the MLX Gene Is

大は少なかった（図２）。

Associated With Takayasu Arteritis. Circ.

Genomic Precis. Med. (2018)
doi:10.1161/CIRCGEN.118.002296.
3.

Cypess, A. M. et al. Identification andImportance of Brown Adipose Tissue in
Adult Humans. N. Engl. J. Med. (2009)
doi:10.1056/nejmoa0810780.

Ⅳ．考 察
野生型マウスに自己免疫性褐色脂肪組織炎を発症させたモデルで血管断面積の増大がみられたことか
ら、褐色脂肪組織の炎症が血管炎発症に関与することが推測される。
また、刺激を行っていない変異型 MLX ノックイン
マウス でも野生型マウスと比較して血管断面積の増大を認め、変異型 MLX 遺伝子が血管炎の発症に影響12