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。

2022年，我们从“细胞热与力学”的角度详细分析了肌肉收缩的机制。 Ⅰ）我们改进了显微镜系统来分析小鼠体内心肌细胞中两种不同元素（例如肌节和细胞内Ca）的动态。除此之外，将与Ca传感器荧光蛋白GCaMP融合的腺病毒载体“Ad-α-ACTN2-GCaMP”和与橙色荧光蛋白融合的“Ad-α-ACTN2-TagRFP”添加到位于Z线的ACTN2中我们研究了心肌细胞中表达的最佳条件。与此同时，为了提高Z线标记的效率，我们开始生成阶段特异性α-ACTN2-AcGFP敲入（KI）小鼠。 II) 强心药用于治疗心力衰竭，但其缺点是增加细胞内Ca浓度，引起心律失常。 Omecamtiv mecarbil (OM) 是一种正在开发的强心药物，预计将成为一种“肌球蛋白激活剂”，在不增加细胞内 Ca 的情况下促进肌动球蛋白相互作用。作者使用猪心肌的去皮纤维，证明了 OM 结合的肌球蛋白起到了强大的跨桥作用，这意味着它通过协同激活细丝来间接激活周围的肌球蛋白。据揭示，它促进与细丝的结合。 Ⅲ）我们研究了全身麻醉期间导致体温升高的恶性高热（MH）。换句话说，当兰尼碱受体（骨骼肌肌浆网中表达的 Ca 离子通道）发生基因突变时，该通道在受热时打开，将 Ca 离子释放到细胞内，细胞内的局部温度就会升高。发现了一种新现象，称为上升。我们将其命名为“热诱导钙释放”。我们还揭示了 MH 模型小鼠骨骼肌细胞中的 Ca2+ 动力学和肌节缩短，并成功地在单细胞水平上观察到 MH 模型小鼠骨骼肌的温度因吸入麻醉剂而升高。