虚血心筋ミトコンドリアの収縮力保持作用と新強心薬開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10672160
• Research Institution: Aichi Medical University School of Medicine
• Principal Investigator: 堀田 芳弘 愛知医科大学, 医学部, 助教授 (40109757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 英嗣 愛知医科大学, 医学部, 講師 (80131225) ; 矢島 道夫 愛知医科大学, 医学部, 講師 (50065596) ; 石川 直久 愛知医科大学, 医学部, 教授 (80109321) ; 川井 範夫 愛知医科大学, 医学部, 助教授 (50095535)
• Keywords: Ischemia-reperfusion injury / ^<31>P-NMR / Fluorometry / EPR / Myocardial mitochondria / c(e)NOS / Na-H exchange inhibitor / NO-releasing drug

Research Abstract

心筋の収縮力とミトコンドリア(Mito)機能の関係を主に検討した。
1.Langendorff心臓(LN心臓)の灌流停止による急性ポンプ不全の発生、再灌流による高エネルギーリン酸、電解質動態の変化をNMR、Fluorometryにより非踏襲的に測定した。Na-H交換阻害薬(NHI)の投与により心停止前と再灌流後の収縮力(LVDP)の回復力は、80%以上(無投与群30%)の高い値を示し、虚血後半のCa増大を抑制し、ATPの存在を認め、再灌流中の回復も早かった。これらの結果より虚血再灌流障害に、Mito機能の重要性が認められた。
2.Mito内のCa増大はNOプレカーサーL-Argにより調節機序が働いている様に抑制された。そこでMitoのタンパク質のウエスタンブロット法を行いc(e)NOSの存在を確定した。このNOSは虚血再灌流時に重要であるとの結果を得た。更にMitoへのNOSの組み込み、分布について抗体を用いた電顕測定の結果、イオン動態に関係する内膜に存在することがより明らかとなった。
3.灌流Ca感受性蛍光試薬負荷Mito標本において高濃度処理後の生理濃度外液Ca、外液pHの変化によりMito内Caは急上昇し、Mitoレベルでの虚血再灌流障害を示している。このときに発生する・O_2^-、NO・の発生についてEPRを用いて確認し定量した。これらの結果をEur J Pharmacolに報告した。これらの上昇はLN心臓において回復力の改善を示した薬物(NHI,NO放出剤など)で抑制された。これについてLN心臓とMito標本に関しての2報をMol Cell Biochem等に報告した。
4.科研費で購入したNO電極によりLN心臓で心拍に同期したトランジェントのNO・を測定することができ、その大きさはL-Argで増大、NOS阻害剤L-NMMAで減少した。この方法を虚血再灌流中に応用し、どの時点でNOSが活性化するのかCa^<2+>イオンと共に測定し、NO放出剤FK409のLVDP回復の増大効果と共にまとめJCardiovasc Pharmacolに投稿中である。
5.更に、抗虚血作用を示したセロトニン誘導体(紅花)、5HT2-blocker等が有害作用を示す特定の活性酸素種のみ消去することが私学助成で購入されたEPRで認められた(薬理年会発表予定)。虚血再灌流中に保護作用を示したNOラジカルが特定の活性酸素種とどの様に関連しているのか生体用のEPR(L-band)でラジカルの経時変動を測定し、急性心収縮力低下や随伴する細胞壊死とMito機能との関係を、H^+を中心とするATP産生系、Ca^<2+>などの電解質動態、電子伝達系における関係などから明らかにしたい。

Research Products

• [Publications] Hotta Y. et al: "Protective role of nitric oxide synthase against ischemia-reperfusion injury in guinea pig myocardial mitochondria"Eur J Pharmacol.. 380. 37-48 (1999)
• [Publications] Liu W. et al.: "4-hydroxynonenal induces a cellular redox status-related activation of the caspase cascade for apoptotic cell death"J Cell Sci.. 113. 635-641 (2000)
• [Publications] Ossama H. et al.: "Presence and quantification of neuropeptide Y in pulmonary edema fluid in rats"Exp Lung Research. 26. 137-147 (2000)
• [Publications] Hotta Y. et al: "Protective effect of SM-20550, a selective Na^+-H^+ exchange inhibitor, on ischemia-reperfusion injured hearts"J. Cardiovasc. Pharmacol.. 37. 143-154 (2001)
• [Publications] Hotta Y. et al: "Effects of SM-20550, a selective Na^+-H^+ exchange inhibitor, on the ion transport of myocardial mitochondria"Mol. Cell. Biochem.. (in press). (2001)
• [Publications] Cao Y. et al.: "Protective effects of FK409, a novel NO-donor.against postischemic myocardial dysfunction in guinea-pig hearts : NO electrode, fluorometry and ^<31>P-nuclear magnetic resonance measurements of the NO radical. Ca^<2+> ion and cellular energy"J. Cardiovasc. Pharmacol.. (in press). (2001)
• [Publications] Hotta,Y. et al.: "Protective role of nitric oxide synthase in mitochondria against ischemia-reperfusion injuryin guinea-pig hearts."Jpn,J.Pharmacol.. 76. P-613 (1998)
• [Publications] Ishikawa,N. et al.: "Effect of SM-20550, a selective Na^+-H^+ exchange inhibitor, on cytosolic ionic and energy milieu change to ischemia/reperfusion injured hearts."Jpn.J.Pharmacol.. 79. 174P (1999)
• [Publications] Hotta,Y. et al.: "Protective role of nitric oxide synthase in myocardial mitochondria against ischemia-reperfusion injury in guinea pig."Jpn.J.Pharmacol.. 79. 175P (1999)
• [Publications] Yajima,M. et al.: "Difference in vascular effects of Na^+-H^+ exchange inhibitors."Jpn.J.Pharmacol.. 79. 210P (1999)
• [Publications] 劉偉 他: "4-hydroxynonenal (HNE)によるEGF受容体とMAPキナーゼの活性化"日薬理誌. 117. 31P (2000)
• [Publications] Cao Y. et al.: "Protective effects of FK409, a novel NO donor, against postischemic myocardial dysfunction in guinea-pig hearts."Jpn.J.Pharmacol.. 82. 296P (2000)
• [Publications] Hotta Y. et al.: "Measurement of the amount of myocardial Ca^<2+> and NO・during ischemia/reperfusion in guinea-pig heart."Jpn.J.Pharmacol. 82. 297P (2000)
• [Publications] Muto T. et al.: "Protective effects of sarpogrelate, a 5-HT_<2A> antagonist, against postischemic myocardial dysfunction in guinea-pig hearts"Jpn.J.Pharmacol. 85. 75P (2001)
• [Publications] Hotta Y. et al.: "Protective effects of serotonin derivatives isolated from safflower against postischemic myocardial dysfunction"Jpn.J.Pharmacol. 85. 75P (2001)
• [Publications] Yajima M. et al.: "Effect of sodium nitroprusside in rested state contraction of guinea-pig papillary muscle"Jpn.J.Pharmacol. 85. 81P (2001)