心室壁の厚さを最適化して、機能的な心臓を生成する仕組みの解明

Research Project

Project/Area Number	22K15155
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
Research Institution	Kawasaki Medical School
Principal Investigator	臼居優川崎医科大学, 医学部, 助教 (10868615)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	心臓 / 心室拡張機能 / 心臓生理学 / 形態形成 / 心室壁
Outline of Research at the Start	脊椎動物では、心臓の外観や心室壁の厚み、冠血管の有無、心臓を移動する血液の動態などが多様化している。しかし、心臓のカタチがどのように決定されるのか、また心臓のカタチが血行動態にどのような影響を及ぼすのか、よく分かっていない。そこで、本研究は主に魚類を用いて、心臓の形態と心臓のポンプ機能の関係性や、心室壁の厚さを制御する分子機構を調べる。本研究を通じて、生物が機能的な臓器を作るために、その大きさや形を最適化する仕組みの一端が明らかになると期待される。
Outline of Annual Research Achievements	陸封型のヤマメと降海型のサクラマスでは、心室の形態(心室全体に占める心室壁の割合)と心室の拡張機能 (心房から心室に流入する血液の動態)が異なっている(Usui et al., PLOS ONE, 2022.)。しかし、心室壁のサイズを制御する機構や、心室の形態と機能の関係は不明である。また、魚類の心室壁の厚さは種ごとに異なる。本研究は、生理的条件下で心臓がリモデリングするメカニズムの解明と、心室壁の厚さに応じた心室拡張特性の評価を試みる。本年度は、11種類の硬骨魚類の心臓切片の作製と観察を通じて、心室の形態（心室壁と内腔の割合）を評価した。また各魚について、心膜の厚さや心室壁におけるコラーゲン繊維の沈着量などを計測した。その結果、ウナギの仲間は他の魚に比べて心膜が肥厚していることが明らかになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 心臓組織切片の解析から、心室形態や細胞外マトリックス量の種差などを数値化することができた。これらの結果は、魚類の心臓機能の多様性を説明する上で、重要な証拠の一つになったと考えられる。
Strategy for Future Research Activity	今後は、心室の形態と機能の関連性を見出すための実験を行う。そこで、心臓エコー装置を用いて、各魚の血行動態の記録を予定している。