心臓ペースメーカー機序における細胞内Ca2＋濃度変化の寄与

• Project/Area Number: 22790207
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General physiology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 姫野 友紀子 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (10534365)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2010: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 洞房結節細胞 / 歩調どり / コンピュータシミュレーション / 電気生理 / カルシウム

Research Abstract

本研究の目的は、心臓ペースメーカー細胞のリズム形成における細胞内Ca^<2+>濃度変化の役割とその寄与の大きさを定量的に解明することである。この問題は心臓をもつ生物の生命がいかに維持されているかという根源的な問いに対して答えを与える重要なものであり、半世紀もの間激しい議論が繰り返されてきたが、未だ科学的な結論が得られていない。初年度における目標は薬理学実験のデータ収集を完了させ、細胞モデルシミュレーションで実験結果を検証することであった。当初の予定通りにデータをそろえてモデルで検証し、細胞内Ca^<2+>濃度が洞房結節ペースメーカー細胞における拡張期緩徐脱分極相でNa/Ca交換電流を引き起こすことで脱分極のスピードを促進してペースを上げるというLakattaらの提唱する仮説が間違いであることを指摘し、一報の論文を仕上げることができた。この論文は反響を呼び、掲載誌にEditorial Focusという形で取り上げられた。それは、「Himenoらが発表した論文は洞房結節ペースメーカー細胞における急性期の薬物作用を新しい実験手技を用いて明らかにし、membrane clockかCa2+ clockのどちらが優勢かというこれまでに極端に単純化した議論から、Ca2+濃度の短期的、長期的効果という二つの経路を改めて定義し直したという意味で重要な役割を果たした」というような内容であり、我々のこの分野への貢献を評価するものであった。また続いてLakattaらからLetter to the Editorが発行され、我々がおこなった実験条件下では人工的なリーク電流が発生しており本来のCa2+の役割が正しく評価されていないとの指摘を受けたが、それに対して我々が等価回路を用いてリーク電流がペースメーカー機序に影響していないことを説明したResponse to Letterを投稿し、受理された段階である。

Research Products

• [Journal Article] Minor Contribution of Cytosolic Ca^<2+> Transients to the Pacemaker Rhythm in Guinea Pig Sinoatrial Node Cells. (2011)
  • Author(s): Himeno Y, Toyoda F, Satoh H, Amano A, Cha CY, Matsuura H, Noma A
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol Volume: 300
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Response to Lakatta et al Letter to the Editor.
  • Author(s): Himeno Y, Toyoda F, Matsuura H, Noma, A
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol Volume: (掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Minor Contribution of Cytosolic Ca^<2+> Transients to the Pacemaker Rhythm as Examined by Recording Spontaneous Ca^<2+> Release during Voltage Clamp in Sinoatrial Node Cells. (2011)
  • Author(s): Yukiko Himeno, Futoshi Toyoda, Akinori Noma
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 横浜(誌上開催)
  • Year and Date: 2011-03-29
• [Presentation] Minor Contribution of Cytosolic Ca^<2+> Transients to the Pacemaker Rhythm in Sinoatrial Node Cells. (2011)
  • Author(s): Y.Himeno, F.Toyoda, A.Noma
  • Organizer: International Symposium ; Computational Physiology of Cardiac Myocytes and Pancreatic, β-cells ; Interaction between Energy Metabolism and Membrane Excitability
  • Place of Presentation: 京都(京都大学芝蘭会館)
  • Year and Date: 2011-01-31
• [Presentation] Minor Contribution of the Intracellular Ca^<2+> Transients to the Pacemaker Rhythm in Sinoatrial Node Cells. (2010)
  • Author(s): Y.Himeno, F.Toyoda, H., Satoh, A.Amano, A.Noma
  • Organizer: Joint Meeting on New Horizons in Calcium Signaling
  • Place of Presentation: 中国、北京(Xihua Commercial Hotel)
  • Year and Date: 2010-11-13
• [Presentation] Estimating effects of intracellular Ca^<2+> transients on pacemaker mechanisms in SAN cells. (2010)
  • Author(s): Y.Himeno, F.Toyoda, H., Satoh, A, Amano, A.Noma
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 盛岡(盛岡市民文化ホール)
  • Year and Date: 2010-05-20
• [Presentation] Minor contribution of cytosolic Ca^<2+> transientsto the pacemaker rhythm in sinoatrial node cells (2010)
  • Author(s): Y.Himeno, F.Toyoda, H., Satoh, A.Amano, A.Noma
  • Organizer: XXth World Congress of the International Society for Heart Research (ISHR)
  • Place of Presentation: 京都(国立京都国際会館)
  • Year and Date: 2010-05-15
• [Book] Heart Rate and Rhythm : Molecular Basis, Pharmacological Modulation and Clinical Implications (2011)
  • Author(s): Yukiko Himeno, 他(Onkar N., Tripathi, Ursula Ravens, Michael C.Sanguinetti編)
  • Total Pages: 700
  • Publisher: Springer