| Project/Area Number |
23K06331
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
竹田 有加里 福井大学, 学術研究院医学系部門, 助教 (20582159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 さつき 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 助教 (70444221)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 洞房結節機能不全 / 脂肪滴 / Ca制御異常 / 洞不全 |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者のこれまでの一連のマウス洞房結節細胞機能解析によって、ミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜Ca2+連関が筋小胞体リアノジン受容体からのlocal Ca2+ release (LCR)および自動能に関与することを明らかにしてきた。本研究では、ミトコンドリア近傍に脂肪滴が過剰蓄積するマウス(PLIN2-Tg)を用いて、脂肪滴過剰蓄積が洞機能異常を誘発するメカニズムにおいて、ミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜Ca2+連関の異常と病態との関連を研究する。心筋細胞内の脂肪滴蓄積は糖尿病性心筋症などに見られる所見であり、本研究はこれらの病態で高頻度に発生する不整脈の機序解明の一助となると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者のこれまでの一連のマウス洞房結節細胞機能解析によって、ミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜Ca2+連関が筋小胞体リアノジン受容体からのlocal Ca2+ release (LCR)および自動能に関与することを明らかにした。そしてミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜Ca2+連関異常が洞房結節機能不全に関与する可能性を示した。本研究では、ミトコンドリア近傍に脂肪滴が過剰蓄積するマウス(PLIN2)の洞房結節の構造・機能を野生型マウス(WT)及び PLIN2にホルモン感受性リパーゼ(HSL)を過剰発現させて脂肪滴を枯渇させたマウス(PLIN2/cHSL)と比較して、ミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜Ca2+連関機構の異常と病態との関連を明らかにする事を目的とする。
PLIN2が洞房結節由来の不整脈を誘発するメカニズムには、単離洞房結節細胞の脂肪滴過剰蓄積による細胞内Ca2+動態異常が関与することが示唆された（R5年度の研究）が、R6は洞房結節―右心房標本を用いて、in siteで細胞質Ca2+伝播を蛍光観察する装置を新たに構築し、PLIN2における洞房結節興奮部位の遷移や興奮伝搬ブロックの有無を検討した。その結果、PLIN2では洞房結節中心部から興奮が惹起される部位(Leading pacemaker site, LPS)までの距離が延長し、LPSの興奮が洞房結節の外部から惹起する確率および、LPSが移動確率確率が増加した。これは、洞房結節自動能がPLIN2では不安定化していることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脂肪滴蓄積が洞房結節機能異常を誘発するメカニズムを解明することを目的として、PLIN2、WT、PLIN2/cHSLの洞房結節機能を、個体レベル(心電図)、細胞レベル(Caイメージング、ROS計測)に加え、組織レベル(洞房結節―右心房標本のCa2+伝播を蛍光観察)で行った。細胞レベルの実験では、筋小胞体－細胞膜の機能連関を中心とした解析を行ったが、今後は、ミトコンドリアの寄与を検討する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
①ミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜の構造連関の検討: 1)3群マウスから単離した洞房結節細胞にミトコンドリア(Mito Tracker)とSR(ER Tracker)に選択的な蛍光色素を負荷し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて精緻な三次元立体イメージを構築する。2) マウス洞房結節細胞ではRyR-Cav1.3とRyR-NCXの共局在が認められている。同様の免疫蛍光法を用いて3群マウスで検討する。
②ミトコンドリア－筋小胞体－細胞膜の機能連関の検討: Ca2+指示薬Calbryte520 AMを細胞内に負荷した3群マウスの単離洞房結節細胞において、1) ミトコンドリア蛍光染色TMREとCalbryte520 AMとの同時染色を行い、ミトコンドリアの空間分布に対するLCRの発生頻度やミトコンドリア膜電位とLCRとの機能的関連を高速高解像度CMOSカメラで撮影し、2次元解析する。2) ROSで活性化されるCaMKIIのエフェクターCav1.3について、機能変化を電気生理学的に解析する。
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