心筋細胞と心筋線維芽細胞の相互作用に着目した小児拡張型心筋症の病態解明

阐明小儿扩张型心肌病的病理学，重点关注心肌细胞和心肌成纤维细胞之间的相互作用

• 批准号: 21K07749
• 负责人: 石井 良
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07749/
• 关键词: 拡張型心筋症; 心筋線維芽細胞; 心筋細胞; RNA-seq; iPS細胞

小児拡張型心筋症の患者において、補助人工心臓装着時あるいは心臓移植時に心筋組織を採取し、そこから心筋線維芽細胞の培養を行った。この心筋線維芽細胞の初代培養細胞と、健常人由来心筋線維芽細胞を使用して実験を行った。まず、細胞の基本的機能である細胞増殖能・遊走能・接着能については、拡張型心筋症の心筋線維芽細胞は健常と比較して有意な変化は認めなかった。さらに、細胞アポトーシスやミトコンドリア機能についても差を認めなかった。次に、健常な心筋細胞と共培養を行うと、拡張型心筋症心筋線維芽細胞と共培養した心筋細胞では、収縮能および拡張能が増悪することが明らかとなった。拡張型心筋症心筋線維芽細胞では、遺伝子発現パターンが健常の心筋線維芽細胞とは大きく異なっており、様々な液性因子や接着因子の発現変化によって、心筋線維芽細胞が主体的に心筋細胞の機能を障害することが明らかとなった。パスウェイ解析により、細胞外マトリクスの発現変化と接着因子のシグナル経路の異常、さらにHippo pathwayやTGFβの経路が拡張型心筋症の心筋線維芽細胞では有意に変化していることが明らかとなった。この拡張型心筋症心筋線維芽細胞の集団の中に、特に発現パターンの異なっているsub-populationが存在するのかどうかを明らかにするために、single cell RNA-seq解析を行ったが、明らかに病態形成に関わるような発現パターンを示すsub-populationは同定できなかった。現在、論文を投稿し、査読者の要望に応じて追加実験を施行している。

当患有扩张型心肌病的儿科患者被放置在心室辅助装置上或接受心脏移植时，收集他们的心肌组织，并从组织中培养心肌成纤维细胞。使用这些原代培养的心脏成纤维细胞和源自健康个体的心脏成纤维细胞进行实验。首先，关于细胞增殖、迁移和粘附等基本细胞功能，与健康细胞相比，扩张型心肌病心肌成纤维细胞没有观察到显着变化。此外，在细胞凋亡或线粒体功能方面没有观察到差异。接下来，发现当与健康心肌细胞共培养时，与扩张型心肌病心肌成纤维细胞共培养的心肌细胞的收缩和舒张能力恶化。扩张型心肌病心肌成纤维细胞的基因表达模式与健康心肌成纤维细胞显着不同，并且由于各种体液因子和粘附因子表达的变化，心肌成纤维细胞主要是心肌细胞，已被证明这会损害心肌细胞。的函数通路分析显示，扩张型心肌病心肌成纤维细胞的细胞外基质表达变化和粘附因子信号通路以及Hippo通路和TGFβ通路异常显着改变。为了澄清扩张型心肌病心脏成纤维细胞群体中是否存在具有特别不同表达模式的亚群，进行了单细胞RNA-seq分析，但无法鉴定出显示与发病机制相关的表达模式的亚群。该论文现已提交，并应审稿人的要求进行额外的实验。