共焦点レーザー走査顕微鏡を用いた心筋細胞内カルシウムイオンの画像化

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06770075
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 田中 光 東邦大学, 薬学部, 講師 (40236617)
• Keywords: 共焦点レーザー走査顕微鏡 / 心筋細胞 / 興奮収縮連関 / カルシウムイオン / 細胞核

Research Abstract

高速走査型共焦点レーザー顕微鏡Nikon RCMを用いて心筋細胞内Ca^<2+>イオンの画像取得、解析方法を確立、応用した。先ず培養心筋細胞を用いて、細胞質内のカルシウムが同時に上昇する動き(スパイク)、細胞質の一部でのみカルシウムが上昇し、細胞質内を伝播してゆく動き(ウエーブ)の二種類を観察した。スパイクは接触したいくつかの細胞で同期して起こり、tetrodotoxin,高カリウム溶液,nicardipine等で抑制され、活動電位を伴っていることから、細胞外からの流入カルシウムにより惹起されている、つまり心筋細胞の正常な興奮収縮連関に相当するものであることがわかった。一方ウエーブは筋小胞体からのカルシウム放出を抑制するryanodine、心筋細胞で筋小胞体へのCa^<2+>イオンの取り込みを選択的に抑制することを当教室で明らかにしたcyclopiazonic acidにより抑制されたことから、筋小胞体からの事故再生的カルシウム放出の伝播であることが明らかになった。ウエーブの伝播速度は毎秒100mmと正常の興奮伝播速度(毎秒1-5m)に比べておそく、不整脈等の異常電気活動と関連したものと推測される。単離した直後の心筋細胞においてspikeはfield刺激や吸引電極を介した電流刺激により惹起され、ウエーブは高カリウム溶液や、脱分極電位に固定することにより、人為的に発生させることができた。心筋細胞の拍動に伴い細胞質と同期して核のCa^<2+>イオンが増減すること、細胞質の変化より遅れていることが明らかになった。また、高濃度のouabainや低酸素処理により、核のCa^<2+>イオン濃度が上昇することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Agata N.,Tanaka H.,Shigenobu K.: "Effects of tetrodotoxin and low sodium on action potential plateau of ventricular myocardium from neonatal and adult guinea pigs." Comparative Biochemistry and Physiology. 107A. 459-461 (1994)
• [Publications] Tanaka H.,Manita S.,Shigenobu K.: "Increased sensitivity of neonatal mouse myocardia to autonomic transmitters." Journal of Autonomic Pharmacology. 14. 123-128 (1994)
• [Publications] Agata N.,Tanaka H.,Shigenobu K.: "Inotropic effects of ryanodine and nicardipine on fetal,neonatal and adult guinea-pig myocardium." European Journal of Pharmacology. 260. 47-55 (1994)
• [Publications] Tanaka,H.,Noguchi K.,Shigenobu K.: "Myocardial action potential prolongation by Ca^<++> channel activation under Ca^<++> free-EGTA condition in rats." General Pharmacology. 26. 39-43 (1995)
• [Publications] Tanaka H.,Manita S.,Shigenobu K.ら: "Sustained negative inotropism mediated by α-adrenoceptors in adult mouse myocardia." British Journal of Pharmacology. 144. 673-677 (1995)
• [Publications] Takahashi S.,Tanaka H.,Shigenobu K.ら: "Effect of cyclopiazonic acid on rat myocardium:inhibition of calcium uptake into sarcoplasmic reticulum." Journal of Pharmacology and Experimental therapeutics. 272. (1995)