心房形態形成機序および発生段階における心筋代謝様式の解明

• Project/Area Number: 13J05481
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 小児科学
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 志村 大輔 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 心房筋特異的 / Sarcolipin / Creノックイン / Gata4 / 乳酸 / 心房筋特異的遺伝子欠損 / 張力・カルシウム同時測定 / Shh / 代謝産物網羅測定 / 張力・Ca^<2+>濃度測定

Outline of Annual Research Achievements

心臓研究領域においても多くのCreマウスが作製されているが、特に心房筋特異的な遺伝子改変のためのCreマウスの系統は非常に少なく、心房の発生機序や病態解析研究の足かせとなっている。そこで本研究では、心臓において心房筋特異的な発現を示すSarcolipin (Sln)の遺伝子座にCreを相同組換えにより導入したSlnCre/+マウスに着目した。SlnCre/+マウスは心房筋特異的にCreを発現することができるため、上述の心房筋特異的な遺伝子改変に有用であると考えられるが、Creの導入により内在性のSlnがヘテロ欠損の状態にあるため、心房筋特異的遺伝子改変への応用に先立ち、Slnへテロ欠損の影響を明らかにすることが必要不可欠であった。本年度は、前年度までに得た健常時における分子生物学的、生理学的、形態学的なデータに加え、特に心ストレス負荷時でのSlnへテロ欠損の影響を検証した。その結果、SlnCre/+マウスは野生型マウスとほぼ同様の表現型を示すことが明らかとなり、申請者が筆頭著者として論文にまとめ、米国生理学会誌に受理された。SlnCre/+マウスは如何なる遺伝子も心房筋特異的にその発現を制御できるため、心房筋における機能解析に広く応用できる。これをふまえ、申請者は心房の発生に重要と言われる転写因子Gata4の心房筋特異的欠損マウスを作製した。このGata4欠損マウスは、心臓全体での欠損とは異なり、胎生致死とはならず、かつては研究の手が及ばなかった胎生後期や出生後のマウスを用いて機能解析ができる。
また、乳酸の生理学的機能解析においては、心房組織標本と心室乳頭筋組織標本を用いて、乳酸添加時の張力と細胞内Ca2+濃度の変化を同時測定したところ、乳酸の濃度に応じた変化が両者で異なっており、心房と心室を区別して解析することの重要性を見出せた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Heterozygous deletion of sarcolipin maintains normal cardiac function. (2016)
  • Author(s): Shimura D, Kusakari Y, Sasano T, Nakashima Y, Nakai G, Jiao Q, Jin M, Yokota T, Ishikawa Y, Nakano A, Goda N, Minamisawa S.
  • Journal Title: American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiolgy Volume: 310
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Low Cardiac Output Leads Hepatic Fibrosis in Right Heart Failure Model Rats. (2016)
  • Author(s): Fujimoto Y, Urashima T, Shimura D, Ito R, Kawachi S, Kajimura I, Akaike T, Kusakari Y, Fujiwara M, Ogawa K, Goda N, Ida H, Minamisawa S
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11(2) Issue: 2 Pages: e0148666-e0148666
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0148666
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metabolomic profiling analysis reveals chamber-dependent metabolite patterns in the mouse heart. (2013)
  • Author(s): Shimura D, Nakai G, Jiao Q, Osanai K, Kashikura K, Endo K, Soga T, Goda N, Minamisawa S
  • Journal Title: American Journal of Physiology, Heart and Circul atory Physiology Volume: 305(4) Issue: 4 Pages: H494-H505
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00867.2012
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The effects of lactate on tension and Ca2+ concentration in murine myocardium (2016)
  • Author(s): Daisuke Shimura, Yoichiro Kusakari, Nobuhito Goda, Susumu Minamisawa
  • Organizer: Biophysical Society 60th Annual Meeting 2016
  • Place of Presentation: Los Angeles
  • Year and Date: 2016-02-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sarcolipinヘテロ欠損マウスにおける心房機能解析 (2015)
  • Author(s): 志村大輔, 草刈洋一郎, 笹野哲郎, 中島康弘, 中井岳, 焦其彬, 金美花, 横田知大, 石川義弘, 中野敦, 合田亘人, 南沢享.
  • Organizer: 生理学東京談話会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] 高濃度乳酸負荷が心房と心室の収縮性に及ぼす影響の違い (2014)
  • Author(s): 志村大輔, 草刈洋一郎, 合田亘人, 南沢享
  • Organizer: 「心血管膜輸送分子の構造・機能・病態の総合的研究戦略」研究会
  • Place of Presentation: 愛知県
  • Year and Date: 2014-09-04
• [Presentation] Different reaction to lactate between the atrial and the ventricular muscle in excitation-contraction coupling. (2014)
  • Author(s): Shimura D, Kusakari Y, Goda N, Minamisawa S
  • Organizer: Basic Cardiovascular Science 2014
  • Place of Presentation: Las Vegas, USA
  • Year and Date: 2014-07-15
• [Presentation] Lactate impaired excitation-contraction coupling in the atrial myocardium (2014)
  • Author(s): Daisuke Shimura, Yoichiro Kusakari, Nobuhito Goda, and Susumu Minamisawa
  • Organizer: 第91回 日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2014-03-16
• [Presentation] The manner of metabolism is different between the atrium and the ventricle (2014)
  • Author(s): Daisuke Shimura, Gaku Nakai, Qibin Jiao, Kasumi Kashikura, Keiko Endo, Tomoyoshi Soga, Nobuhito Godal, Susumu Minamisawa
  • Organizer: 6th-HOPE meeting
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-03-12
• [Presentation] Lactate impaired excitation-contraction coupling in the atrial and the ventricular myocardium. (2014)
  • Author(s): Daisuke Shimura, Yoichiro Kusakari, Nobuhito Goda, and Susumu Minamisawa
  • Organizer: International Symposium on Integration of Chemistry and Bioscience
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-01-16