2022 年度 循環医学分野 一般研究助成 研究成果報告書

細胞老化を標的とした新たな心房細動の発症機序の解明と治療法の開発吉田陽子
順天堂大学大学院医学研究科 循環器内科学/先進老化制御学講座【研究の背景】 
これまで我々は細胞レベルでの老化（細胞老化）が加齢性疾患の病態を促進することを報告してきた。しかしながら、心房細動における細胞老化の意義に関しては殆どわかっていなかった。
近年の老化研究において、生体内から老化細胞だけを選択的に除去（Senolysis）することで、老化細胞の蓄積に伴う臓器機能の低下や加齢性疾患の発症抑制、さらに個体老化そのもののリバースを目指すというアプローチが注目されている。老化細胞を選択的に除去することで老化形質が抑制されることは遺伝子改変モデル、薬理学的モデルで示されており、また最近我々の研究室では、老化細胞を標的としたワクチンによる Senolysis により肥満時の老化形質を改善することを報告している（Nature Aging. 2021）。心房細動治療において選択的老化細胞除去薬の効果を検討した研究はこれまでなく、本研究において、心房細動における細胞老化の病的意義を明らかにし選択的老化細胞除去法の有効性を示すことで、細胞老化制御を介した新たな心房細動治療法や治療概念を創出することができると考えた。

【目  的】本研究課題では、心房細動における細胞老化の病的意義を明らかにし、選択的老化細胞除去による新たな心房細動治療法の開発に挑むことを目的とした。

【方  法】(1) 心房細動モデルマウス作製方法の確立
心房特異的 Cre を用いた Cre-LoxP システムを用いて心房特異的細胞老化マウスを作出し、心房細動の有無や病理学的検討などを行う。
(2) 老化細胞選択的除去薬による心房細動抑制モデルの確立
選択的老化細胞除去効果を有することが報告されているダサチニブ（D）とケルセチン（Q）（D+Q）を心房老化マウスに投与して、心房に対しても選択的老化細胞除去効果を有するか、また、その結果心房細動が抑制されるか、またその詳細なメカニズムの解明に挑む。
(3) ランゲンドルフ灌流下、心房細動誘発モデルの確立
加齢性疾患マウスを作製し、ランゲンドルフ灌流下に心房細動を誘発し、光学マッピングによる心電図測定を行う。また選択的老化細胞除去薬の効果の検討を行う。

【結  果】(1) 心房細動モデルマウス作製方法の確立
遺伝子組み換えにより心房老化マウスを作出し、心電図、心エコー、病理学的解析等を行なった結果、心房老化マウスは8〜10 週齢という比較的若年で左心房の著明な拡大と線維化が生じ、心房細動を自然発症することがわかった。

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2023 年度

研究成果報告集

2022 年度 循環医学分野 一般研究助成 研究成果報告書(2) 老化細胞選択的除去薬による心房細動抑制モデルの確立
心房老化マウスに D+Q を投与したところ、心房の線維化と心房細動が著しく抑制されることがわかった。さらに、本モデルマウスの心房組織を用いた Microarray による網羅的遺伝子発現解析を行なったところ、心筋イオンチャネルや細胞内カルシウム制御、細胞間の Gap junction の制御に関わる遺伝子で有意な変動があることがわかった。
(3) ランゲンドルフ灌流下、心房細動誘発モデルの確立
ランゲンドルフ灌流下での光学マッピングシステムを立ち上げ、マウスの心房における光学マッピング（心電図記録）を行うことに成功した。今後は、電気刺激による心房細動誘発の系を立ち上げ、各種の心房老化を来す疾患モデルマウスや遺伝子組み換えマウスにおいて検証を進める予定である。

【考  察】本研究において我々は、比較的若年で心房細動を自然発症するマウスの開発に成功した。これまでの報告では自然発症かつ持続的な心房細動を呈するマウスモデルは稀有であり、今後の心房細動における研究において新たな展開が期待できる有用なマウスモデルになるものと考えられる。また選択的老化細胞除去薬の投与により心房細動や心房の線維化が抑制されたことから、心房筋の細胞老化が心房細動の発症において非常に重要なメカニズムであることが示されたと共に、『選択的老化細胞除去』というアプローチが、心房細動に対する新たな治療戦略となり得ることが示唆された。
心房筋細胞老化による心房細動発症の機序として、マイクロアレイ解析によりメカニズムに関わると考えられるいくつかの候補遺伝子が得られている。今後はマウスサンプルで再度検証すると共に、培養心房筋細胞を用いてさらに分子機序の解明を進める予定である。

【臨床的意義・臨床への貢献度】
日本国内に心房細動患者は約 130 万人いるといわれ、有病率の高い疾患である。今後高齢化社会の進展とともに心房細動症例は増え、脳梗塞や心不全などの増加が問題となることが予想される。肥満や加齢、心不全に伴う心房細動発症率を抑制することは、予防医学的見地に加え、健康寿命の延伸という観点から重要な課題である。本研究をさらに進めることにより、心房細動における細胞老化の病的意義を明らかにし選択的老化細胞除去法の有効性を示すことで、細胞老化制御を介した新たな心房細動治療法や治療概念を創出することができると確信する。
最後に、本研究に多大なご支援を賜りました公益財団法人先進医薬研究振興財団に厚く御礼申し上げます。

【参考・引用文献】
1.

Suda M, Shimizu I, Katsuumi G, Yoshida Y, Hayashi Y, Ikegami R, Matsumoto N, Yoshida Y, Mikawa R, Katayama A,Wada J, Seki M, Suzuki Y, Iwama A, Nakagami H, Nagasawa A, Morishita R, Sugimoto M, Okuda S, Tsuchida M, Ozaki
K, Nakanishi-Matsui M, Minamino T. Senolytic vaccination improves normal and pathological age-related phenotypes
and increases lifespan in progeroid mice. Nature Aging. 1; 1117–1126, 2021.

2.

Yokoyama M, Shimizu I, Nagasawa A, Yoshida Y, Katsuumi G, Wakasugi T, Hayashi Y, Ikegami R, Suda M, Ota Y,Okada S, Fruttiger M, Kobayashi Y, Tsuchida M, Kubota Y, Minamino T. p53 plays a crucial role in endothelial
dysfunction associated with hyperglycemia and ischemia. J Mol Cell Cardiol. 129:105-117, 2019.

3.

Shimizu I, Yoshida Y, Katsuno T, Tateno K, Okada S, Moriya J, Yokoyama M, Nojima A, Ito T, Zechner R, Komuro I,
Kobayashi Y, Minamino T. p53-induced adipose tissue inflammation is critically involved in the development of insulin
resistance in heart failure. Cell Metab. 15: 51-64, 2012.

4.

Shimizu I, Yoshida Y, Moriya J, Nojima A, Uemura A, Kobayashi Y, Minamino T. Semaphorin-induced inflammation
contributes to insulin resistance in dietary obesity. Cell Metab. 18: 1-14, 2013.

5.

Yoshida Y, Shimizu I, Katsuumi G, Suda M, Hayashi Y, Minamino T. p53-induced inflammation exacerbates cardiac
dysfunction during pressure overload. J Mol Cell Cardiol. 85: 183-198, 2015.

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2022 年度 循環医学分野 一般研究助成 研究成果報告書

6.

Minamino T, Orimo M, Shimizu I, Kunieda T, Yokoyama M, Ito T, Nojima A, Nabetani A, Oike Y, Matsubara H, Ishikawa
F, Komuro I. A crucial role for adipose tissue p53 in the regulation of insulin resistance. Nat Med. 15(9):1082-7, 2009.

7.

Sano M, Minamino T, Toko H, Miyauchi H, Orimo M, Qin Y, Akazawa H, Tateno K, Kayama Y, Harada M, Shimizu I,Asahara T, Hamada H, Tomita S, Molkentin JD, Zou Y, Komuro I. p53-induced inhibition of Hif-1 causes cardiac
dysfunction during pressure overload. Nature. 22;446(7134):444-8, 2007.

8.

Baker DJ, Childs BG, Deursen JM, et al. Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespan. Nature.
11; 530(7589): 184–189, 2016.

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