Fundamental research on cardiac nanophysiology for clinical application

心脏纳米生理学临床应用基础研究

基本信息

批准号：
20H03421
负责人：
福田紀男
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Jikei University School of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度、「細胞熱・力学」の観点から筋収縮のメカニズムを詳細に解析した。Ⅰ）マウスin vivo心筋細胞における異なる2要素（例：サルコメアと細胞内Ca）の動態解析のため、顕微システムに改良を加えた。その上で、Z線に局在するACTN2に、Caセンサー蛍光タンパク質GCaMPを融合したアデノウイルスベクター「Ad-α-ACTN2-GCaMP」と橙色蛍光タンパク質を融合した「Ad-α-ACTN2-TagRFP」を心筋細胞に発現させる最適条件の検討を行った。これと並行し、Z線の標識効率を上げるため、時期特異的α-ACTN2-AcGFPノックイン（KI）マウスの作製に着手した。Ⅱ）心不全の治療に強心薬が使われるが、細胞内Ca濃度を上昇させることで不整脈を惹起するという難点がある。開発中の強心薬であるomecamtiv mecarbil（OM）は、細胞内Caを上昇させずにアクトミオシン相互作用を促進させる「ミオシン活性化薬」として期待されている。申請者らは、ブタ心筋のスキンドファイバーを用い、OMが結合したミオシンは強結合クロスブリッジとして作用すること、すなわち、細いフィラメントを協同的に活性化させることで、間接的に周辺のミオシンの細いフィラメントへの結合を促すことを明らかにした。Ⅲ）全身麻酔時に高体温になる悪性高熱症（MH）について検討を行った。すなわち、骨格筋の筋小胞体に発現するCaチャネルであるリアノジン受容体に遺伝的な変異が入ると、加温によってチャネルが開口することで細胞内にCaが放出され、細胞内の局所温度が上昇するという新しい現象を見出した。これを「熱誘発性Ca放出」と名付けた。また、MHモデルマウスの骨格筋細胞のCa動態とサルコメアの短縮を明らかにし、吸入麻酔薬の投与によってMHモデルマウスの骨格筋の温度が上昇することを単一細胞レベルで可視化することに成功した。

在2022年，我们从“细胞热力学”的角度分析了肌肉收缩的机制。 i）对微型系统进行了精炼，以分析体内心肌细胞小鼠小鼠中两个不同元素（例如肌膜和细胞内Ca）。然后，我们研究了表达“ AD-α-ACTN2-TAGRFP”的最佳条件，该条件与CA传感器荧光蛋白GCAMP融合到Z系上的ACTN2，在心肌细胞中，通过融合腺病毒载体“ Ad-α-ActN2-GCAMP”和橙色荧光蛋白。同时，为了提高Z线的标记效率，我们开始创建正时特异性的α-ACTN2-ACGFP敲入（KI）小鼠。 ii）心脏内在药物用于治疗心力衰竭，但存在较高的细胞内Ca浓度会导致心律不齐。 Mecamtiv Mecarbil（OM）是目前正在开发的心脏药物，预计将是一种“肌球蛋白活化剂”，可促进肌动蛋白相互作用而不增加细胞内Ca。使用猪心肌的皮肤纤维，申请人表明，OM结合的肌球蛋白充当结合的Crossbridge，即合作激活薄丝，间接促进周围肌球蛋白与薄丝的结合。 III）检查了在全身麻醉期间导致高温的恶性高温（MH）。换句话说，当遗传突变发生在ryanodine受体中时，在骨骼肌的核质网中表达的Ca通道会在加热时打开，导致CA释放到细胞中，导致细胞内的局部温度升高。这被称为“热诱导的CA释放”。我们还揭示了MH模型小鼠中骨骼肌细胞的CA动力学和肉瘤的缩短，并且在单细胞水平上成功可视化了吸入麻醉药的给药增加了MH模型小鼠中骨骼肌的温度。