細胞内ストレスファイバーの伸展刺激による発現・消失のメカニズム

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08878130
• Research Institution: Nippon Medical School
• Principal Investigator: 武政 徹 日本医科大学, 医学部, 助手 (50236501)
• Keywords: ストレスファイバー / アクチン / 律動的伸縮刺激 / バイオメカニックス / 血管内皮細胞

Research Abstract

細胞は外界からの様々な刺激に絶えずさらされており、自らはホメオスタシン達成のためにそれらの刺激にこまめに反応している。例えば生体内の細胞は個体の運動、呼吸、拍動、成長などに伴い絶えず張力刺激を受けているが、それによって細胞同士が断裂してしまうことはない。このような機械的刺激に対する細胞内、細胞間、あるいは細胞-基質間の応答反応の研究は非常に一般的な問題にも関わらず、その例は数少ない。本研究はこの問題を研究代表者自身が開発した細胞伸展装置を使って細胞生物学的に解明しようとする事に主眼をおいている。
培養細胞用律動性伸縮装置の実験対象として選んだのは血管内皮細胞である。それはこの細胞が非常に反応性に富み、元々扁平な細胞なので細胞骨格や細胞自体の形態変化が見やすいためである。上記の装置を用いて律動的に伸展・弛緩を繰り返した刺激に対して細胞及び細胞骨格がどのように応答するか調べてみた。その結果ストレスファイバーは、これまでの定説では伸展方向に対して直交すると考えられていたにもかかわらず、意外なことに張力方向とある角度を保って斜めに配向し、細胞自体の方向性もそれに追従することが本研究で明らかとなった。今年度(継続研究年度)は上記の実験での各種パラメーター(伸展率、伸縮速度、伸縮頻度、細胞外基質の種類など)を細かく変えて検討し、ストレスファイバーの角度は伸展率にのみ依存することを証明した。また斜めに配向する理論的背景についても検討した結果、ストレスファイバーは自らの長さ変化が一番小さくなる角度に配向することを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 武政徹: "シリコンベルトを使った培養細胞伸縮装置の開発" 生物物理. 38・2(印刷中). (1998)
• [Publications] 杉本啓治: "血管内皮における張力刺激と細胞骨格" 生物の科学. 49・2(印刷中). (1998)
• [Publications] 武政徹: "律動的伸縮刺激に対するストレスファイバーの斜め方向への配位はエネルギー最小原理に則っている" 運動生化学. (印刷中). (1998)