心筋興奮収縮連関における細胞間チャネル蛋白の役割とその機能調節機構に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06670121
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 宮本 篤 札幌医科大学, 医学部, 助教授 (50166196)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山田 正人 札幌医科大学, 医学部, 講師 (30183255) ; 木村 永一 札幌医科大学, 医学部, 助手 (20204985) ; 大鹿 英世 札幌医科大学, 医学部, 教授 (50045358)
• Keywords: 心筋興奮収縮連関 / 細胞間チャネル蛋白 / コネキシン43 / 心筋細胞 / G蛋白質 / 老化 / フォトニックセンサー

Research Abstract

新生仔ラット心筋細胞の初代培養系は、自発性拍動能を有し拍動を誘発するために電気刺激の必要がないこと、培養経過に伴って多数の細胞が同期的拍動を開始し、生体における心筋の同期性拍動の機序を解明する上で優れた実験系である。新生仔ラットの心室筋の初代培養細胞および加齢ラット心室筋を用いて心筋細胞の興奮収縮連関における細胞間チャネル蛋白質(コネキシン43)の機能的役割とG蛋白質によるその調節機構を知るため、心筋細胞集団における同期性拍動出現とコネキシン43蛋白質ならびにG蛋白質の発現および分布との時間的関係(心筋細胞の培養経過および加齢に伴う変化)を検討し、以下の点が明らかになった。
1)新生仔ラット心室筋の初代培養細胞系を確立するともに、非接触型精密変位計(フォトニックセンサー)で心筋細胞の培養経過に伴う同期性拍動の測定法を新たに考案した。これによる測定により自動拍動数は培養経過と共に増加し、培養日数に依存して非同期性拍動が同期性拍動へと変化することを観察した(Comp.Biochem.Physiol.,107C,295,1994;Life Sci.,54,PL451,1994;Exp.Cell Res.,212,351,1994)。2)新生仔ラット心室筋の初代培養細胞系において、培養経過に伴う非同期性拍動が同期性拍動へと変化する時期には、細胞間ギャップ結合蛋白質のコネキシン43およびG蛋白質αサブユニット(Gsα,Gi2α,Gqα,Goα)の発現がともに上昇していることを観察した(Comp.Biochem.Physiol.,105C,479,1993;Exp.Cell Res.,212,351,1994)。3)老齢ラット(24か月齢)心室筋では、成熟ラット(6か月齢)に比べ同期拍動性が低下している傾向がみられ、特にGsα蛋白質サブユニットならびにその遺伝子発現が低下していることを観察した(Eur.J.Pharmacol.,266,147,1994)。心筋細胞の培養経過に依存した同期拍動形成と、細胞間チャネル蛋白質およびG蛋白質発現には顕著な類似した変化がある。また、加齢に伴いGsα蛋白質発現の低下がおこる。
今後の研究の方向性としては、心筋細胞の細胞間チャネル蛋白質ならびにG蛋白質の発現を特異的に抑制することにより、ギャップ結合が心筋の同期性拍動に関与しているか否かを直接的に証明し、G蛋白質によるその調節機構を明らかにすることが重要と思われる。

Research Products

• [Publications] Kimura,H.et al.: "Role of alphal-adrenoceptor subtypes which mediate positive chronotropy in neonatal rat cardiac myocytes." Life Sciences. 54(24). PL451-PL456 (1994)
• [Publications] Kawana,S.et al.: "Hypoxia inverts the negative chronotropic response to norepinephrine in normoxia in cultured neonatal rat cardiac myocytes:role of alphal-adrenergic signal transduction system." Comparative Biochemistry and Physiology. 107C(2). 295-304 (1994)
• [Publications] Oyamada,M.et al.: "The expression,phosphorylation,and localization of connexin 43 and gap-junctional intercellular communication during the establishment of a synchronized contraction cultured neonatal rat cardiac myocytes." Experimental Cell Research. 212. 351-358 (1994)
• [Publications] Miyamoto,A.et al.: "Impaired expression of Gsalpha protein mRNA in rat ventricular myocardium with aging." European Journal of Pharmacology. 266. 147-154 (1994)
• [Publications] Kanaya,N.et al.: "Effect of 2-deoxyglucose,a metabolic inhibitor,on spontaneous contraction and adrenoceptor responsiveness in cultured rat ventricular myocytes." Research Communications in Molecular Pathology and Pharmacology. 89(1). 101-110 (1995)
• [Publications] 澤井仁郎 他: "本態性高血圧患者の昇圧機構に関わる血小板交感神経α_2受容体の意義:norepinephrine昇圧反応性との関連" 日本内分泌学会雑誌. 71. 1075-1088 (1995)
• [Publications] Kanaya,N.et al.: "Role of L-type calcium channels on halothane-induced myocardial depression in cultured rat ventricular myocytes." Research Communications in Molecular Pathology and Pharmacology. 91(1). 85-96 (1996)
• [Publications] Ma,Z.et al.: "Role of altered beta-adrenoceptor signal transduction in the pathogenesis of cirrhotic cardiomyopathy in rats." Gastroenterology. (in press). (1996)
• [Publications] Miyamoto,A.and Roth,G.S.: "Changes in transmembrane signaling mechanisms during aging:Cellular and molecular aspects." Molecular Basis of Aging(Ed.Macieira-Coelho,A.)CRC Press, 14 (1995)
• [Publications] Miyamoto,A.and Ohshika,H.: "Cellular and molecular mechanisms of cardiovascular aging:Molecular pharmacological implications." Annals of the New York Academy of Sciences(N.Y.Academy of Sciences), 11 (1996)