培養心筋組織における自発的パターン形成と拍動のダイナミクス

培养心肌组织中的自发模式形成和搏动动力学

基本信息

批准号：
18840021
负责人：
原田崇広
金额：
$ 1.83万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者らは、ラット新生仔由来の心室筋細胞初代培養系において、数日程度の時間スケールで細胞が自発的に凝集し、同期して拍動するクラスターを形成する現象を見いだしていた。これまでの研究によって、心筋細胞の収縮運動がクラスター形成の直接の原因になっているという示唆を得ていた。本研究では、上記のクラスター形成現象のメカニズムをより明確にするために、細胞が接着する基板の性質がクラスター形成にどのように影響するかを調べた。細胞外基質であるコラーゲンを様々な濃度でコートしたプラスチックシャーレを用意し、その上に細胞を播種して培養を行った。その結果、コラーゲン濃度が高い場合にはクラスター形成が起こりにくいことが新たに分かった。以上の実験結果より、拍動によって発生する周期的張力によって、細胞と基質問の接着斑が徐々に引っ張られて移動することが、クラスター形成現象のメカニズムになっていると考えられる。本研究によって、細胞の配置や、細胞間の結合状態が、細胞の収縮活動そのものによって変化することが明らかになった。この性質は、培養心筋細胞系の形態制御の新しい方法に繋がると期待される。本研究の成果は、現在論文にまとめている段階であり、近日中に投稿する予定である。本年度はさらに、筋収縮に関与する分子モーターの運動の性質についての理論的考察も行った。分子モーターはステップ的な確率運動を行うことが分かっているが、そのステップ確率が基本的な詳細釣り合い条件を破っていることが従来の実験により知られていた。研究代表者らは、その破れを説明する簡単な確率過程モデルを構成して、破れがおこる条件を明らかにし、破れの測定からモーターの内部自由度に関する情報が得られることを理論的に示した。我々の方法によって、さまざまな種類の分子モーターの運動特性を分類することが可能になる。この研究成果は、Europhysics Letters誌に受理されており、現在印刷中である。

研究代表发现了从大鼠新幼崽得出的心室肌肉细胞中的一种现象，其中细胞自发聚集，并同步并在几天内击败。在过去的研究中，它表明心肌细胞收缩运动是簇形成的直接原因。在这项研究中，为了阐明上述群集形成现象的机制，即细胞键合的底物的性质，它影响了簇的形成。用胶原蛋白制备了塑料共享，该胶原蛋白是一种细胞外底物，在各种浓度下，并通过在其上播种细胞培养。结果，新发现，当胶原蛋白浓度高时，不太可能发生簇形成。从上面的实验结果中可以认为，群集形成现象的机理是细胞和基础问题的胶水逐渐被殴打产生的周期性张力提出。这项研究表明，细胞的放置和细胞之间的结合状态因细胞本身的收缩而变化。预计该特性将导致一种新的文化肌肉细胞形式控制方法。目前，本研究的结果总结在论文中，并将很快发布。今年，对肌肉收缩涉及的分子运动运动的性质进行了理论考虑。众所周知，分子电动机执行类似步骤的概率运动，但众所周知，阶梯概率破坏了基本的详细捕鱼条件。研究代表组成了一个简单的概率过程模型，以解释泪水，阐明撕裂的条件，理论上表明可以从泪水的测量中获得有关电动机自由度的信息。通过我们的方法，可以将各种类型分子电动机的运动特征分类。这项研究结果被欧洲物理学的信件接受，目前正在印刷中。