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• Sapporo Medical University   保健医療学部看護学第三講座   Professor  

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• Downregulation of Mitochondrial Fusion Protein Expression Affords Protection from Canonical Necroptosis in H9c2 Cardiomyoblasts

  Yuki Toda, Sang-Bing Ong, Toshiyuki Yano, Atsushi Kuno, Hidemichi Kouzu, Tatsuya Sato, Wataru Ohwada, Yuki Tatekoshi, Toshifumi Ogawa, Masaki Shimizu, Masaya Tanno, Masato Furuhashi

  International Journal of Molecular Sciences ( MDPI AG )  25 ( 5 ) 2905 - 2905  2024.03

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  Necroptosis, a form of necrosis, and alterations in mitochondrial dynamics, a coordinated process of mitochondrial fission and fusion, have been implicated in the pathogenesis of cardiovascular diseases. This study aimed to determine the role of mitochondrial morphology in canonical necroptosis induced by a combination of TNFα and zVAD (TNF/zVAD) in H9c2 cells, rat cardiomyoblasts. Time-course analyses of mitochondrial morphology showed that mitochondria were initially shortened after the addition of TNF/zVAD and then their length was restored, and the proportion of cells with elongated mitochondria at 12 h was larger in TNF/zVAD-treated cells than in non-treated cells (16.3 ± 0.9% vs. 8.0 ± 1.2%). The knockdown of dynamin-related protein 1 (Drp1) and fission 1, fission promoters, and treatment with Mdivi-1, a Drp-1 inhibitor, had no effect on TNF/zVAD-induced necroptosis. In contrast, TNF/zVAD-induced necroptosis was attenuated by the knockdown of mitofusin 1/2 (Mfn1/2) and optic atrophy-1 (Opa1), proteins that are indispensable for mitochondrial fusion, and the attenuation of necroptosis was not canceled by treatment with Mdivi-1. The expression of TGFβ-activated kinase (TAK1), a negative regulator of RIP1 activity, was upregulated and the TNF/zVAD-induced RIP1-Ser166 phosphorylation, an index of RIP1 activity, was mitigated by the knockdown of Mfn1/2 or Opa1. Pharmacological TAK1 inhibition attenuated the protection afforded by Mfn1/2 and Opa1 knockdown. In conclusion, the inhibition of mitochondrial fusion increases TAK1 expression, leading to the attenuation of canonical necroptosis through the suppression of RIP1 activity.

  DOI

• Role of AMP deaminase in diabetic cardiomyopathy

  Tetsuji Miura, Hidemichi Kouzu, Masaya Tanno, Yuki Tatekoshi, Atsushi Kuno

  Molecular and Cellular Biochemistry ( Springer Science and Business Media LLC )   2024.02

  DOI

• Early Commencement and Long-Term Continuation of Tolvaptan Treatment Attenuate Functional Impairment of Renal Vasopressin V2 Receptors and Improve Clinical Outcomes in Patients with Heart Failure

  Takahiro Noto, Arata Osanami, Nobutaka Nagano, Nobuaki Kokubu, Hidemichi Kouzu, Masaya Tanno

  International Heart Journal ( International Heart Journal (Japanese Heart Journal) )  64 ( 1 ) 36 - 43  2023.03  [Refereed]

  DOI

• Downregulation of BCKDH Activity and Uncoupling from AMP Deaminase Underlie Substrate Inflexibility in Type 2 Diabetic Hearts(タイトル和訳中)

  小川 俊史, 神津 英至, 長南 新太, 清水 将輝, 戸田 悠貴, 大和田 渉, 佐藤 達也, 矢野 俊之, 久野 篤史, 丹野 雅也, 三浦 哲嗣, 古橋 眞人

  日本循環器学会学術集会抄録集 ( (一社)日本循環器学会 )  87回   OJ03 - 2  2023.03

• Adenosine monophosphate deaminase in the endoplasmic reticulum-mitochondria interface promotes mitochondrial Ca2+ overload in type 2 diabetes rat hearts.

  Arata Osanami, Tatsuya Sato, Yuki Toda, Masaki Shimizu, Atsushi Kuno, Hidemichi Kouzu, Toshiyuki Yano, Wataru Ohwada, Toshifumi Ogawa, Tetsuji Miura, Masaya Tanno

  Journal of diabetes investigation    2023.02  [Domestic journal]

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  AIMS/INTRODUCTION: We previously showed that upregulation of myocardial adenosine monophosphate deaminase (AMPD) is associated with pressure overload-induced diastolic dysfunction in type 2 diabetes hearts. Here, we examined involvement of AMPD localized in the endoplasmic reticulum-mitochondria interface in mitochondrial Ca2+ overload and its pathological significance. MATERIALS AND METHODS: We used type 2 diabetes Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty rats (OLETF) and non-diabetes Long-Evans Tokushima Otsuka Fatty rats (LETO) as well as AMPD3-overexpressing H9c2 cells and human embryonic kidney 293 cells. RESULTS: OLETF, but not LETO, showed diastolic dysfunction under the condition of phenylephrine-induced pressure overload. The levels of 90-kDa AMPD3 in outer mitochondrial membranes/endoplasmic reticulum and mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane (MAM) fractions were significantly higher in OLETF than in LETO. The area of the MAM quantified by electron microscopic analysis was 57% larger, mitochondrial Ca2+ level under the condition of pressure overload was 47% higher and Ca2+ retention capacity in MAM-containing crude mitochondria isolated before the pressure overloading was 21% lower in OLETF than in LETO (all P-values <0.05). Transfection of FLAG-AMPD3 in cells resulted in significant enlargement of the MAM area, and impairment in pyruvate/malate-driven adenosine triphosphate-stimulated and uncoupler-stimulated mitochondrial respiration compared with those in control cells. CONCLUSIONS: The findings suggest that 90-kDa AMPD3 localized in the endoplasmic reticulum-mitochondria interface promotes formation of the MAM, inducing mitochondrial Ca2+ overload and dysfunction in type 2 diabetes hearts.

  DOI PubMed

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• AMP Deaminase in Mitochondria-Associated ER Membranes Contributes to Reduction of the Threshold for Mitochondrial Permeability Transition in Type 2 Diabetic Hearts

  Arata Osanami, Masaya Tanno, Atsushi Kuno, Hidemichi Kouzu, Toshiyuki Yano, Tatsuya Sato, Tetsuji Miura, Toshifumi Ogawa

  CIRCULATION ( LIPPINCOTT WILLIAMS & WILKINS )  144  2021.11

  Research paper, summary (international conference)  

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  0

• Emerging roles of AMP deaminase in the pathophysiology of diabetic cardiomyopathy

  丹野雅也, 長南新太, 小川俊史, 神津英至

  Bio Clinica ( (株)北隆館 )  36 ( 8 ) 762 - 767  2021.07

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  糖尿病性心筋症は発症早期には左室拡張機能障害を呈し、HFpEFの主要な原因の一つとなる。HFpEFは左室仕事量の増加により顕性化する。筆者らは肥満2型糖尿病モデルラットを用いて、2型糖尿病心筋においてはAMPデアミナーゼの活性が亢進していることを見出した。AMPDは圧負荷下において、adenine nucleotide pool減少に基づくATPの枯渇だけではなく、キサンチン酸化還元酵素による活性酸素種産生の増幅とそれに伴うミトコンドリア呼吸障害およびATP産生抑制を介して左室機能障害を促進する。これらの成績からAMPDは糖尿病性心筋症における新たな治療標的になり得ると考えられる。(著者抄録)

  J-GLOBAL

• AMPデアミナーゼによる心臓分岐鎖アミノ酸代謝の新規制御 糖尿病性心筋症の治療標的としての期待(Novel Regulation of Cardiac Branched-chain Amino Acid Metabolism through AMP Deaminase: A Possible Therapeutic Target for Diabetic Cardiomyopathy)

  Ogawa Toshifumi, Kouzu Hidemichi, Osanami Arata, Tatekoshi Yuki, Mizuno Masashi, Kuno Atsushi, Sugawara Hirohito, Fujita Yugo, Ino Shoya, Ohwada Wataru, Sato Tatsuya, Yano Toshiyuki, Moniwa Norihito, Tanno Masaya, Miura Tetsuji

  日本循環器学会学術集会抄録集 ( (一社)日本循環器学会 )  85回   OE081 - 3  2021.03

  J-GLOBAL

• Relationship between Risk Factor Management and Lesion Distribution in Coronary Artery Stenosis: A Cross-sectional Analysis of BOREAS-CAG Registry Data(和訳中)

  高橋 遼, 國分 宣明, 小山 雅之, 岸上 直広, 中田 潤, 西川 諒, 村上 直人, 永野 伸卓, 丹野 雅也, 大西 浩文, 橋本 暁佳, 土橋 和文, 三浦 哲嗣

  日本循環器学会学術集会抄録集 ( (一社)日本循環器学会 )  85回   OJ06 - 3  2021.03

  J-GLOBAL

• 糖尿病性心筋症の病態・治療の現状とこれから

  丹野雅也, 神津英至, 三浦哲嗣

  糖尿病学の進歩   55th  2021

  J-GLOBAL

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• ネクロプトーシス実行因子MLKLを標的とした心不全治療の開発

  基盤研究(C)

  Project Year :

  2022.04

  -

  2025.03

   

  矢野 俊之, 丹野 雅也, 久野 篤史

• Intracellular signal transduction regulating necroptosis of cardiomyocytes

  Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

  Project Year :

  2021.04

  -

  2024.03

   

  三浦 哲嗣, 丹野 雅也, 矢野 俊之

  　View Summary

  心筋細胞のネクロプトーシスを誘導する細胞内シグナル伝達と介在板蛋白の修飾との関連を解明することに解析に先立って、ネクロプトーシスに伴う介在板の変化の形態的特徴とリン酸化MLKL発現の細胞内分布について、拡張型心筋症の心内膜生検標本とδサルコグリカン欠損マウスの心筋、肥大型心筋症の剖検例を対象に解析を行った。拡張型心筋症の心筋では、心筋細胞の脱落と間質線維化とは部位と量ともに関連があり、心筋細胞死の超微形態はネクローシスの特徴を有していた。介在板が抗リン酸化MLKL抗体で染色される細胞は心室筋組織に幅広く分布するのに対し、細胞質が染色される細胞は心筋脱落・線維化巣の周囲に多く、また細胞質がリン酸化MLKL陽性の心筋細胞と介在板を境とした隣接の細胞では細胞質のリン酸化MLKLシグナルの程度は大きく異なることが観察された。こうしたリン酸化MLKの発現亢進部位と、心筋細胞の脱落、間質線維化の関係はδサルコグリカン欠損マウスの心筋でもほぼ同様に認められた。一方、肥大型心筋症の剖検例の左室心筋では抗リン酸化MLKL抗体に介在板が染色される心筋細胞は見られるものの、細胞質の染色はほとんど認められなかった。以上の所見と、ネクロプトーシス誘導シグナルの活性化によってリン酸化され細胞膜を破綻させるMLKLはゴルジ装置-微小管-アクチンファイバーによって細胞膜に輸送されるという最近の報告を考え併せると、ネクロプトーシスによる細胞死は主に細胞質でのリン酸化MLKLレベルに規定される一方、介在板のMLKLは細胞死ではなく心筋細胞相互の収縮機能連関や細胞死が隣接する細胞へ伝搬することの制御に関与している可能性が考えられた。

• Role of non-classical renin-angiotensin system in contrast induced nephropathy

  Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

  Project Year :

  2021.04

  -

  2024.03

   

  茂庭 仁人, 丹野 雅也

  　View Summary

  慢性腎臓病患者は心筋梗塞や脳卒中の発症が多く、ヨード造影剤を用いた血管造影やCTの必要性が高いが、慢性腎臓病自体が造影剤腎症の危険因子であり、造影剤の使用が躊躇される場面が多い。レニン・アンジオテンシン系（RAS）阻害薬は慢性腎臓病に対する保護効果が確立しているが、RAS阻害薬の新規内服が造影剤腎症の危険因子となるなど、造影剤腎症におけるRASの役割は不明な点も多い。一方、古典的RASとは異なる臓器保護的なRASの経路が注目されている。本研究では慢性腎臓病モデルにおいて造影剤腎症の病態にRASがどのように関与するかを解明し、造影剤腎症予防・治療法の開発を目指す。 令和3年度は慢性腎臓病モデルの作成を行った。8週齢SDラットに5/6腎摘を施し、13週齢で造影剤腎症を作成した。SDラットをsham手術のみを行ったSham群、5/6腎摘手術を施したSNx群、そしてSNxに造影剤腎症を誘導したSNx+CM (Contrast Medium) 群の3群に割り付けた。造影剤腎症作成48時間後にsacrificeした。血清クレアチニン、血液尿素窒素、尿アルブミンを測定した。Sham群と比較してSNx群では血清クレアチニン、血液尿素窒素、尿中アルブミン/クレアチニン比、心重量/体重比が有意に高値であり、SNxが慢性腎臓病モデルであることが確認できた。SNx+CM群では血清クレアチニン、血液尿素窒素が更に高値であり、造影剤腎症が誘導されたことを確認できた。尿アルブミン/クレアチニン比はSNx群と比較しSNx+CM群で更に高値であった。

• AMPデアミナーゼ活性制御機構の解明と糖尿病性心筋症治療への応用

  基盤研究(C)

  Project Year :

  2021.04

  -

  2024.03

   

  丹野 雅也, 久野 篤史, 矢野 俊之

  　View Summary

  糖尿病性心筋症は発症早期には左室拡張機能障害を呈する。我々は肥満2型糖尿病モデルラットであるOLETFの左室心筋を用い、糖尿病合併心筋において、AMP deaminase (AMPD) 活性亢進によるATPレベルの低下と酸化ストレス増加が拡張能機能障害に寄与することから、AMPD活性制御が糖尿病性心筋症の新たな治療標的になり得ることを報告した。本研究ではAMPDの細胞内局在に着目して検討を行なっている。 左室心筋各細胞分画におけるAMPDの局在をウェステンブロット法で解析したところ、主要なアイソフォームである90-kDa AMPD3はOLETFにおいて非糖尿病対照ラットであるLETOと比較して小胞体や小胞体-ミトコンドリア接触(MAM)領域においてその発現レベルが有意に上昇していた。電子顕微鏡による観察では心筋のMAM領域はOLETFにおいてLETOと比較して有意に広かった。また、H9c2細胞においてFLAG-AMPD3をトランスフェクションしたところ、対照ベクターと比較して有意にMAM領域が広くなったことから、OLETFにおけるMAM領域の拡大はAMPD3発現増加が関与する可能性が示唆された。左室後負荷を増大させた状態で採取した心筋ミトコンドリアのCa2+濃度はOLETFにおいてLETOよりも有意に高く、AMPD3を過剰発現したH9c2細胞のミトコンドリアにおいてもCa2+濃度が上昇した。さらに、H9c2細胞において過酸化水素暴露によるミトコンドリア膜電位の低下はAMPD3の過剰発現で増悪し、発現抑制で軽減した。細胞外フラックスアナライザーを用いた解析ではAMPD過剰発現によりミトコンドリア呼吸鎖複合体Iの機能異常が生じた。これらの成績からMAMに局在するAMPD3は、そのレベルが過剰になるとミトコンドリアカルシウム負荷による機能異常を惹起すると考えられる。

• Necroptosis-tartgeted therapy for heart failure

  Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

  Project Year :

  2019.04

  -

  2022.03

   

  Yano Toshiyuki

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  We found increased cardiomyocyte expression of nuclear p-MLKL, an executor of necroptosis, in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy (NICM), but its clinical significance remains unclear. Endomyocardial biopsy specimens were obtained from 57 patients with NICM (56±15 years old, 68% male). Nuclear p-MLKL levels were determined by immunostaining against phospho-Ser358-MLKL. Using median nuclear p-MLKL expression levels, patients were classified into a high nuclear p-MLKL group and a low nuclear p-MLKL group. Adverse event was defined as composite of death or admission for heart failure or ventricular arrhythmia. Results of Kaplan-Meier survival curve analyses showed that the adverse event-free survival rate was lower in the high nuclear p-MLKL group than in the low nuclear p-MLKL group (4% vs. 31%, p=0.021). Enhanced expression of nuclear p-MLKL in cardiomyocytes predicts future adverse events, suggesting possible involvement of necroptosis in progression of NICM.

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