外因性心臓架橋インテグレータ1は、既存の圧力過負荷誘発性心不全を有するマウスの心臓に効果がある

Exogenous Cardiac Bridging Integrator 1 Benefits Mouse Hearts With Pre-existing Pressure Overload-Induced Heart Failure.

• Jing Li
• Sosse Agvanian
• Kang Zhou
• Robin M Shaw
• TingTing Hong

抄録

:心筋架橋インテグレーター1（cBIN1）は、正常な拍動間収縮に必要な横管（t-tubule）膜のカルシウムを扱うミクロドメインを組織化している。我々は最近、cBIN1を前処理することで、ストレスを受けたマウスの心不全発症が制限されることを発見した。本研究では、cBIN1 置換療法が、心不全の既往を持つストレスを受け続けた心臓の心筋機能を改善できるかどうかを検討することを目的としている。投与方法 : 8～10 週齢の雄性成体マウスに偽大動脈収縮術または横大動脈収縮術（TAC）を行った。TAC手術後5週目にcBIN1-V5またはGFP-V5を導入したアデノ随伴ウイルス9（AAV9）（3×10 vg）を後眼窩注射で投与した。マウスは、TAC後20週まで心機能をモニターするために、心エコー検査で追跡した。全生存期間、心肺重量（LW）およびHFの発生率を決定した。AAV9-cBIN1の前処理によりHFが予防された動物の第2セットでは、心圧-容積（PV）ループを記録し、心筋免疫蛍光イメージングを行った。 AAV9-cBIN1マウスの全生存率は77.8％であり、AAV9-GFP（58.8％）と偽マウス（100％）の間で有意な部分的救済が得られたことが示された。5週間後のTAC後にAAV9注射前の駆出率(EF)≧30%のマウスでは、AAV9-cBIN1は、AAV9-GFP治療マウスの生存率62.5%に対し、93.3%まで有意に生存率を増加させた。外因性cBIN1の効果は、TACによって誘発された左室（LV）拡張を減衰させ、さらなるHFの発症を防ぐことであった。また、AAV9-cBIN1を投与したマウスではEFが回復した。また、AAV9-cBIN1を投与したマウスでは、EFの回復がウイルス投与後6-8週目にピークを迎えることがわかった。さらに、PVループ解析の結果、AAV9-cBIN1はTAC後の心臓の収縮期と拡張期の両方の機能を増加させることが確認された。筋細胞レベルでは、AAV9-cBIN1 は cBIN1 発現、t-管膜強度、Cav1.2 およびリアノジン受容体（RyR）の細胞内分布を正常化する。 HF 既往症のマウスでは、外因性 cBIN1 は t-管カルシウムを扱うミクロドメインを正常化し、HF の進行を制限し、心機能を救済し、生存率を改善する。

: Cardiac bridging integrator 1 (cBIN1) organizes transverse tubule (t-tubule) membrane calcium handling microdomains required for normal beat-to-beat contractility. cBIN1 is transcriptionally reduced in heart failure (HF). We recently found that cBIN1 pretreatment can limit HF development in stressed mice. Here, we aim to explore whether cBIN1 replacement therapy can improve myocardial function in continuously stressed hearts with pre-existing HF. : Adult male mice were subjected to sham or transverse aortic constriction (TAC) surgery at the age of 8-10 weeks old. Adeno-associated virus 9 (AAV9) transducing cBIN1-V5 or GFP-V5 (3 × 10 vg) was administered through retro-orbital injection at 5 weeks post-TAC. Mice were followed by echocardiography to monitor cardiac function until 20 weeks after TAC. Overall survival, heart and lung weight (LW), and HF incidence were determined. In a second set of animals in which AAV9-cBIN1 pretreatment prevents HF, we recorded cardiac pressure-volume (PV) loops and obtained myocardial immunofluorescence imaging. : The overall Kaplan-Meir survival of AAV9-cBIN1 mice was 77.8%, indicating a significant partial rescue between AAV9-GFP (58.8%) and sham (100%) treated mice. In mice with ejection fraction (EF) ≥30% prior to AAV9 injection at 5 weeks post-TAC, AAV9-cBIN1 significantly increased survival to 93.3%, compared to 62.5% survival for AAV9-GFP treated mice. The effect of exogenous cBIN1 was to attenuate TAC-induced left ventricular (LV) dilation and prevent further HF development. Recovery of EF also occurs in AAV9-cBIN1-treated mice. We found that EF increases to a peak at 6-8 weeks post-viral injection. Furthermore, PV loop analysis identified that AAV9-cBIN1 increases both systolic and diastolic function of the post-TAC hearts. At the myocyte level, AAV9-cBIN1 normalizes cBIN1 expression, t-tubule membrane intensity, and intracellular distribution of Cav1.2 and ryanodine receptors (RyRs). : In mice with pre-existing HF, exogenous cBIN1 can normalize t-tubule calcium handling microdomains, limit HF progression, rescue cardiac function, and improve survival.

Copyright © 2020 Li, Agvanian, Zhou, Shaw and Hong.