虚血・再灌流不整脈の非線形ダイナミクスと心筋細胞死

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480240
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 河原 剛一 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20125397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 英嗣 山形大学, 医学部, 助教授 (30206792) ; 山内 芳子 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (50230313) ; 中村 孝夫 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (00142654) ; 米山 満 三菱科学株式会社, 横浜総合研究所, 主任研究員
• Keywords: 虚血 / 再灌流 / 心筋細胞 / 拍動リズム / 細胞死

Research Abstract

冠動脈の閉塞に基づく心虚血によって、心筋細胞に対する酸素およびエネルギー基質の供給が低下し、さらに心筋代謝産物の貯留による細胞内環境の変化の結果、心筋細胞は死滅する。虚血による心筋細胞の不可逆的傷害機構を明らかにすることは、臨床的にも病態生理学的にも重要な課題である。従来病理学的には典型的なネクローシスと考えられてきた虚血性心疾患時における心筋細胞死に、能動的細胞死であるアポトーシスが関与していることが心筋梗塞患者の剖検心や虚血・再灌流動物実験モデルにおいて明らかにされてきた。本研究は、虚血・再灌流時における心臓拍動リズムのダイナミクスの変化と心筋細胞死との関連を解析することから、虚血性心疾患に伴う致死性不整脈の発生メカニズムを解明することを目的としている。本年度は、新生ラット心筋細胞の培養系および成ラット・ランゲンドルフ灌流心を実験対象とし、虚血・再灌流に伴う心筋細胞拍動リズムの変化とアポトーシスの誘導機構に関する研究を実施した。その研究結果は、以下の2点にまとめられる。
1.新生ラット心筋細胞の培養系において、低酸素およびグルコース除去(in vitro ischemia)負荷を行った。負荷前には同期して安定な拍動をしていた心筋細胞群は、負荷により同期性を維持したまま拍動周期が延長し、やがて拍動が停止した。再び酸素とグルコースを加える(再灌流)ことによって、拍動リズムはほぼ負荷前の状態に回復した。
2.成ラット・ランゲンドルフ灌流心において Global ischemia を行うと、心臓の拍動周期は徐々に延長し、やがて停止した。再灌流によっては心室細胞が生じる場合と、そのままほぼ虚血前の状態に回復する場合とがあった。そして前者の場合には、心筋細胞死とくにTUNEL-positive であるアポトーシスの存在が推定された。

Research Products

• [Publications] 山内芳子: "新生ラット培養心筋細胞における細胞間相互作用の拍動リズムに対する影響"生体生理工学シンポジウム論文集. 14. 35-38 (1999)
• [Publications] 佐藤泰雅: "心筋細胞培養系におけるアポトーシス様細胞死の誘導とその抑制"電子情報通信学会技術研究報告. MBE98-150. 71-76 (1999)
• [Publications] 佐藤秀臣: "ニューロン・グリア共培養系におけるニューロン死と細胞内カルシウムホメオスタシス"生体生理工学シンポジウム論文集. 14. 73-76 (1999)
• [Publications] 中村孝夫: "末梢筋収縮誘発時の血糖値の変化と筋交感神経活動の関係"生体・成理工学シンポジウム論文集. 14. 9-10 (1999)
• [Publications] 河原剛一: "心筋細胞初代培養系における細胞死の誘導とその防御機構"第76回日本生理学会大会・抄録集. 352 (1999)
• [Publications] 山内芳子: "培養心筋細胞における拍動リズムゆらぎと非線形振動子間相互作用"医用電子と生体工学・特別号. 37. 237 (1999)