高血糖時のTRPC6発現増加が心不全発症リスク軽減　糖尿病性心不全の予防・治療に期待

TRPC6チャネルが活性酸素の生成を抑制し心臓を保護

　研究は、生理学研究所心循環シグナル研究部門の西田基宏教授(九州大学教授兼務)、総合研究大学院大学・大学院生の小田紗矢香の研究グループと、味の素製薬(現EAファーマ)、筑波大学、米国国立環境健康科学研究所(NIEHS)との共同研究によるもので、同研究成果はオンライン科学誌である「Scientific Reports」に掲載された。

　糖尿病によって直接心筋が障害を起こすだけでなく、心臓へ栄養を供給する血管である冠動脈が異常をきたす冠動脈狭窄など、他の危険因子も合併していると考えられている。その原因として高血糖が引き起こす酸化ストレスの関与が報告されているが、詳しいメカニズムは不明だった。

　研究グループは今回の研究で、インスリンの分泌を阻害する薬剤によって高血糖状態にした「TRPC6チャネルを欠損させたマウス」では、野生型マウス(WT)やTRPC3欠損マウスと比べて突然死する個体が増加したり、全身へ血液を送る左心室の筋力が衰え、顕著な収縮力の低下をきたすことを突き止めた。

　また、マウス心臓を高血糖状態にすることでTRPC6チャネルの発現量が増加する一方、活性酸素生成酵素(Nox2)の発現量は低下することも明らかになった。

TRPC6チャネルを欠損したマウスで酸化ストレスが顕著に増加

　2016年、西田教授の研究グループは、心筋細胞膜上に存在するTRPC3チャネルがNADPHオキシダーゼ2(Nox2:酸化ストレスの原因となる活性酸素を生成する酵素)と相互作用することで、Nox2タンパク質自体が分解されるのを抑制するとともに、Nox2自体の安定化にも寄与していることを報告した。

　さらにTRPC3チャネルは、心筋細胞の物理的伸展刺激によって活性化することから、Nox2からの活性酸素生成を促し、心臓の線維化(硬化)を誘導される、という心筋梗塞のメカニズムの一端を明らかにした。 　今回の研究では、TRPC3チャネルと同じく心筋細胞に存在し、かつよく似た構造・機能を持つTRPC6チャネルというタンパク質に注目。

　TRPCチャネルを欠損させたマウスを用いた解析の結果、TRPC3チャネルとTRPC6チャネルは構造も機能も非常によく似たタンパク質同士であるものの、心不全に対してはそれぞれが異なる役割を担っていることを世界ではじめて明らかにした。

　研究グループは、高血糖状態のマウスの心臓とラットの心筋細胞ではTRPC6チャネルタンパク質の量が増加し、TRPC3チャネルとNox2が相互作用をしないよう阻害していることを明らかにした。つまりTRPC6チャネルは、活性酸素の生成を抑制し、心臓を保護するよう働いているということを意味している。

　加えてインスリン分泌機能を止める薬剤で「野生型マウス(正常マウス)」と「TRPC3チャネルが欠損したマウス」、「TRPC6チャネルが欠損したマウス」といった３種類のマウスをそれぞれ高血糖状態にしたところ、TRPC6チャネルを欠損したマウスのみが生存率や心機能の低下をきたし、酸化ストレスが顕著に増加した。

　また、高血糖状態になった野生型マウスの心臓やラット胎児の心筋細胞ではTRPC6チャネルの発現量が増加し、Nox2の発現量は低下していた。

高血糖状態でTRPC6チャネルが増加すると酸化ストレスが軽減し心臓を保護

　さらにTRPC3チャネル、TRPC6チャネル、Nox2のそれぞれを過剰に発現させた細胞を用いた実験の結果、TRPC6チャネルはTRPC3チャネルと複合体を形成することでTRPC3とNox2が複合体を形成するのを抑制し、結果的にNox2の発現量を低下させていることが明らかになった。

　つまり高血糖状態の心筋でTRPC6チャネルが増加することは、結果として心筋の酸化ストレスを軽減し、心臓を保護する役割につながっていることを示唆している。 　研究グループは、血液中のglutathione peroxidase 3(GPx3)の酸化修飾が、心臓の酸化ストレ スおよび線維化の重症度を反映するマーカーとなることも発見した。また、この技術を用いて、TRPC6が心臓の酸化ストレスを抑制しない(酸化ストレス と線維化重症度が独立した現象である)ことも明らかにした。

　糖尿病性心不全は突然死リスクの高い糖尿病合併症のひとつであり、その予防・治療法の開発は極めて重要となる。高血糖負荷により心臓でTRPC6タンパク質が適切に発現増加できる機構を明らかにし、これを維持あるいは促進する方法を開発することで、糖尿病性心不全の発症リスクを軽減することが期待される。

生理学研究所心循環シグナル研究部門