Force-Length Relationによる単離ヒト心筋細胞の機能評価

通过力-长度关系评估离体人心肌细胞的功能

• 批准号: 21K08866
• 负责人: 小松 弘明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama 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-21K08866/
• 关键词: ヒト単離心筋細胞; FrankーStarlingの法則; カーボンファイバー

臨床医学においては様々な方法で心機能評価がされていますが、心臓のパフォーマンスを決定する心筋の収縮性や拡張能を直接測定する方法はありません。我々は単離したマウス心筋細胞の両端をカーボンファイバー(C F)で保持・伸展したときの長さ張力関係から心筋細胞レベルの最大弾性率を測定することによってin vitroで負荷非依存性の心機能評価を可能としました。そこで、心臓血管外科で多く携わる先天性心疾患患者における余剰心筋にこの技術を応用し、細胞レベルで収縮力を解析する研究を行なっています。研究に用いたヒト心筋は、2022年1月から現在まで岡山大学心臓血管外科で開心術を受けた患者10名の右室余剰心筋組織片を用いました。細かく切ったヒト心筋組織片に数回に分け酵素プロテナーゼとコラゲナーゼに加え、酸素を投与しながら37℃にてスターラーで優しく攪拌しながら反応させヒト由来の心筋細胞の単離を行いました。 この細胞の長さと張力関係を測定しグラフにプロットしたところ、単離心筋細胞の伸展に伴い、収縮量の増加、つまりフランク・スターリングの心臓法則が観察できます。収縮期末の長さ張力関係（end-systolic force-length relation: ESFLR）を直線でフィットしたときの傾きが最大弾性率に相当します。また、拡張期末の長さ張力関係（end-diastolic force-length relation: EDFLR）を直線でフィットしたときの傾きは拡張期の細胞の弾性率、つまり固さであり、拡張能の指標となります。引き続き実験を積み重ね、ヒト単離心筋細胞の負荷非依存性の心機能評価を確立したいと考えています。

临床医学中采用多种方法评价心脏功能，但尚无直接测量决定心脏性能的心肌收缩力和舒张能力的方法。当分离的小鼠心肌细胞的两端被碳纤维（CF）固定并拉伸时，我们通过测量心肌细胞水平的最大弹性模量来研究与负荷无关的心脏功能。因此，我们正在将这项技术应用于经常参与心血管手术的先天性心脏病患者的剩余心肌，并正在进行研究以分析细胞水平的收缩力。研究中使用的人体心肌是2022年1月至今在冈山大学心血管外科接受心脏直视手术的10名患者的右心室多余心肌组织。将人体心肌组织分批切碎，加入蛋白酶和胶原酶，在37℃下用搅拌器轻轻搅拌的同时与氧气反应，从而分离出人体心肌细胞。 当我们测量细胞长度和张力之间的关系并将其绘制在图表上时，我们观察到随着分离的心肌细胞拉伸，收缩量增加，换句话说，就是弗兰克·斯塔林心脏定律。当用直线拟合时，收缩末期力-长度关系 (ESFLR) 的斜率对应于最大弹性模量。此外，舒张末期力-长度关系（EDFLR）与直线拟合时的斜率是舒张期间细胞的弹性模量或刚度，并且是舒张能力的指标。我们希望继续进行实验，以建立分离的人类心肌细胞的负荷无关的心脏功能评估。

项目成果

ヒト単離心筋細胞における長さ張力関係を用いた力学機能評価

利用离体人心肌细胞的长度-张力关系评估机械功能

• 发表时间: 2023
• 作者: 小松弘明;小谷恭弘;貝原恵子;成瀬恵治;笠原真悟;入部玄太郎
• 通讯作者: 入部玄太郎