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Study on the T-tubule System in Hibernating Mammals (Hamsters) for the Development of Innovative Heart Failure Prevention Methods

Research Project

Project/Area Number 22K19934
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

Ujihara Yoshihiro  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80610021)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 毛利 聡  川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
竹井 元  獨協医科大学, 医学部, 講師 (00708183)
中村 匡徳  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
杉田 修啓  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104)
西辻 光希  福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (60770823)
花島 章  川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981)
伊藤 愛  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00963464)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords冬眠 / ハムスター / 心筋細胞 / T管膜 / ラット / 低力学負荷環境 / 心不全 / 低力学負荷 / 低温
Outline of Research at the Start

心筋細胞のT管膜の崩壊は,心不全発症の引き金になる.T管膜は低力学環境下で崩壊することが知られているが,冬眠時においては,低力学環境下であるにも関わらず,心筋細胞の構造が維持されていると報告されている.そこで本研究では,冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類の心筋細胞を比較することで,冬眠哺乳類が独自に進化させてきたT管膜維持機構の解明を目指す.得られた知見を新規心不全治療の創出に発展させたい.

Outline of Final Research Achievements

The disorganization of T-tubules in cardiomyocytes is directly linked to heart failure. While it is known that T-tubules in non-hibernating mammals undergo disorganization under mechanical unloading conditions lower than physiological levels, it has been reported that T-tubules are maintained during hibernation even under such conditions. In this study, we induced hibernation in hamsters and confirmed that T-tubules were maintained even after one month of hibernation. Furthermore, we compared the structure of T-tubules, the degree of T-tubule disorganization under low osmotic load, and the degree of T-tubule disorganization under mechanical load conditions lower than physiological levels between non-hibernating hamsters and rats (the latter lacking the ability to hibernate). We found no significant differences in T-tubules between the two species. These results suggest that hibernating mammals may possess a mechanism to maintain the T-tubule membrane specifically during hibernation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

心不全の患者数は増加の一途を辿っており,その対策は急務です.心筋細胞のT管膜の崩壊は心不全の発症を引き起こしますが,T管膜を維持する効果的な方法は不明です.本研究では,我々のような非冬眠哺乳類ではT管膜が崩壊する状況にもかかわらず,冬眠中にT管膜を維持可能な冬眠哺乳類に注目しました.冬眠哺乳類のハムスターと非冬眠哺乳類のラットのT管膜を比較したところ,非冬眠時に両者に大きな違いは見られませんでした.したがって,冬眠哺乳類には冬眠時にのみT管膜を維持する仕組みがある可能性が示唆されました.冬眠中のT管膜を維持する仕組みを解明することで,心不全の抜本的な予防・治療対策につながることが期待されます.

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 冬眠中の低温・低力学負荷環境における心筋細胞のT管膜構造の維持2024

    • Author(s)
      氏原 嘉洋,寺島 丈壱
    • Journal Title

      アグリバイオ(月刊「細胞」,55(14),67-69 掲載記事の転載)

      Volume: 8 Pages: 80-83

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hamster Sperm Possess Functional Na+/Ca2+-Exchanger 1: Its Implication in Hyperactivation2023

    • Author(s)
      Takei Gen L.、Ogura Yuhei、Ujihara Yoshihiro、Toyama Fubito、Hayashi Keitaro、Fujita Tomoe
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 10 Pages: 8905-8905

    • DOI

      10.3390/ijms24108905

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 冬眠中の低温・低力学負荷環境における心筋細胞のT管膜構造の維持2023

    • Author(s)
      氏原 嘉洋,寺島 丈壱
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 55 Pages: 67-69

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  • [Presentation] 冬眠哺乳類のT 管膜維持機構の解明に向けたハムスターとラットの単離心筋細胞の低温時における T 管膜構造崩壊度の比較2024

    • Author(s)
      永井陽大,寺島丈壱,杉田修啓,中村匡徳,氏原嘉洋
    • Organizer
      日本機械学会東海支部第55回学生員卒業研究発表講演会
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  • [Presentation] 冬眠時のT管膜非崩壊現象の解明に向けた非冬眠時ハムスターの単離心筋細胞の膜構造解析2023

    • Author(s)
      寺島 丈壱,杉田 修啓,中村 匡徳,氏原 嘉洋
    • Organizer
      第62回日本生体医工学会大会
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    • Author(s)
      寺島 丈壱,杉田 修啓,中村 匡徳,氏原 嘉洋
    • Organizer
      第62回生体医工学会大会
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  • [Presentation] 心臓の構造的・機能的成熟におけるTRPV2の役割2023

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      Dong Yubing,氏原 嘉洋,Chen Yanzhu,片野坂 公明,成瀬 恵治,片野坂 友紀
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
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    • Author(s)
      竹井 元,小椋 悠平,氏原 嘉洋,外山 史,林 啓太朗,藤田 朋恵
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会 / 第43回日本臨床薬理学会学術総会
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  • [Remarks] 名古屋工業大学 医用生体工学研究室

    • URL

      https://biomech.web.nitech.ac.jp/

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  • [Remarks] 名古屋工業大学 医用生体工学研究室

    • URL

      http://biomech.web.nitech.ac.jp/

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Published: 2022-07-05   Modified: 2025-01-30  

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