マルチレベル医工学評価法に基づく心筋メカノセンサーの作動機序と病態生理的役割

• Project/Area Number: 21300166
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 片野坂 友紀 Okayama University, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (60432639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 成瀬 恵治 岡山大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (40252233) ; 毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413) ; 金川 基 神戸大学, 大学院・医学研究科, 助教 (00448044) ; 片野坂 公明 名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (50335006)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2010: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2009: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
• Keywords: 心肥大 / 心不全 / メカノセンサー / Ca2+輸送体 / チャネル・トランスポーター

Research Abstract

心不全に至る原因や過程は一様ではないが、唯一、高血圧などの血行力学負荷は共通の引き金である。
本研究では、臨床で経験されるような多様な血行力学負荷が、どのような機構で心肥大・心不全の発症および重症化を招くのかを明らかにするために、心筋メカノセンサーの作動機序と心不全発症への役割を解明することを核とした分子・細胞・生体を網羅するマルチレベル医工学的評価法に基づいたトランスレーショナルリサーチを展開する。この結果、心臓ポンプ機能を長期にわたって維持する分子的基盤を得ることを目的としている。
昨年度に引き続き、心筋細胞の興奮収縮連関に大きく関わるCa2+輸送体に関するトランスジェニックマウスを作製することを通して、血行動態負荷(メカニカルストレス)に対する臓器応答、心筋細胞応答を解析した。具体的には、特定の輸送体の発現レベルを調節したときのみに、特定の臓器形態的変化、機能変化が見られることが明らかとなった。また、新生児培養心筋細胞応答の解析からは、それぞれのトランスジェニックマウスにおける肥大応答能力を解析することが可能であった。これらの結果を総合して判断すると、心筋細胞の興奮収縮連関に大きく関わるCa2+輸送体には、それぞれ適切な分子発現量が存在し、その範囲内で可能な適応現象も、その範囲を超えることで適応不能へ陥ることが明らかとなった。得られた知見から、心肥大から不全への進行におけるCa2+輸送体の役割を、より詳細に議論することが可能となった。さらに、本年度は、生体メカノセンサーの病態生理学的な役割を明らかにするために、様々な血行動態負荷(メカニカルストレス)によって引き起こされる細胞内リモデリングを分子レベルで明らかにした。この結果、血行動態負荷(メカニカルストレス)のかかりかたによって、細胞応答が大きく異なることが明らかとなってきたところである。

Research Products

• [Journal Article] A novel approach to mechanotransduction using cell-adhesion-patterned cells. (2010)
  • Author(s): Katanosaka Y, Naruse K.
  • Journal Title: clinical calcium 4 Pages: 514-519
• [Journal Article] A rapid micro switching system for analysis at the signal cellular level. (2009)
  • Author(s): Yamada A, Katanosaka Y, Mohri S, Keiji N.
  • Journal Title: IEEE transaction on nanobioscience 8 Pages: 306-311
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dominant-negative inhibition of Ca2+ influx via TRPV2 ameliorates muscular dystrophy in animal models. (2009)
  • Author(s): Iwata Y, Katanosaka Y, Arai Y, Shigekawa M, Wakabayashi S.
  • Journal Title: Hum Mol Genet. 18 Pages: 824-834
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The role of stretch-activated channel on myogenic differentiation of skeletal myoblast (2010)
  • Author(s): Yuki Katanosaka, Satosh Mohri, Keiji Naruse
  • Organizer: 12th International Congress on Neuromuscular Diseases
  • Place of Presentation: Medical School of Federico II Naples University
  • Year and Date: 2010-07-20
• [Presentation] The generation of novel animal model of inducible hypertrophy (2010)
  • Author(s): Yuki Katanosaka, Keiichiro Iwasaki, Satoshi Mohri, Keiji Naruse
  • Organizer: Gordon research conference
  • Place of Presentation: Colby-Sawyer College
  • Year and Date: 2010-06-06
• [Presentation] THE GENERATION OF A NOVEL ANIMAL MODEL OF INDUCIBLE HYPERTROPHY : OVEREXPRESSION OF NCX1 INTHE MURINE HEART USING THE DOXYCYCLINE-DEPENDENT PROMOTER (2010)
  • Author(s): Katanosaka Y, Naruse K
  • Organizer: 米国生物物理学会
  • Place of Presentation: サンフランシスコ
  • Year and Date: 2010-02-18
• [Presentation] The role of stretch-activated channel on myogenic differentiation of skeletal myoblast (2009)
  • Author(s): Katanosaka Y, Naruse K
  • Organizer: 米国細胞生物学会
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2009-12-08
• [Book] Clin Calcium (A novel approach to mechanotransduction using cell-adhesion-patterned cells) (2010)
  • Author(s): Yuki Katanosaka, Keiji Naruse
  • Publisher: 医薬ジャーナル社
• [Book] 血管医学(新しい伸展刺激負荷方法を用いたメカノトランスダクション研究) (2010)
  • Author(s): 片野坂友紀, 成瀬恵治
  • Publisher: メディカルレビュー社