2001 Fiscal Year Annual Research Report
心筋の分化、成長過程における細胞内カルシウム調節機構とその異常
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12136206
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
須田 憲男 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (80201581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 紀男 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助手 (30301534)
大野 哲生 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助手 (30233224)
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| Keywords | クロスブリッジ / 筋長効果 / スキンドファイバー / タイチン / トリプシン / アシドーシス / 心筋 / カルシウム |
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| Research Abstract |
心筋収縮調節機構には内因性調節と外因性調節が知られている。心筋虚血初期にみられる細胞内プロトン(H^+)および無機リン酸(Pi)濃度の増加は、収縮力を減弱させることが知られているが、正常心筋でみられる内因性調節としての筋の伸展による張力増強効果(フランク・スターリング効果)がH^+またはPiなどの外因性因子により如何なる影響を受けるかをスキンド標本を用いて検討した。スキンド標本は、ラット右室乳頭筋より肉柱(長さ:約2mm、直径:約100μm)を摘出し、弛緩液中にてTriton X-100を用いて除膜処理を行うことで作成した。標本の一端は張力トランスデューサーに、他端はマイクロマニピュレーターに連結した。筋節長(SL)はレーザー光回折にて測定し、1.9μmまたは2.3μmにて等尺性収縮張力を測定した。各SLにてCa-張力関係に及ぼすH^+およびPiの効果を調べた。実験は20℃で行った。pHを7.0から6.2まで低下またはPi濃度を0から20mMまで増加させると、最大活性張力は低下し、Ca-張力関係は右方へ移動した(Ca感受性の低下)。SLを1.9μmから2.3μmに伸展すると最大活性張力は増加し、Ca-張力関係は左方へ移動した(Ca感受性の増加)。その程度はpHの値が低い程また、Pi濃度が高い程、大きかった。筋長効果の主要因と考えられている格子間隔(太いフィラメントと細いフィラメントの間隔)の縮小を引き起こす目的でSL=1.9μmにて高分子デキストラン(Dextran T-500;6%w/v)により浸透圧圧縮を行うことにより、筋節長を2.3μmに伸展した時と同程度の張力増強効果が得られた。この際、Ca感受性は増加し、その程度はpH7.0かつPi非存在下の時と比べて、pH=6.2や20mM Pi存在下で大きかった。以上の結果から、心筋が虚血または低酸素にさらされ、H^+やPiの濃度の増加により活性クロスブリッジ数が減少している条件下では、筋の伸展によるクロスブリッジ数増加(格子間隔の縮小に一部起因する)よる張力増強効果(フランクスターリング効果)が増強することが示唆される。
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[Publications] Fukuda N: "Length dependence of tension generation in rat skinned cardiac muscle : role of titin in the Frank-Starling mechanism of the heart"Circulation. 104巻. 1639-1645 (2001)
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[Publications] Fukuda N: "Acidosis or inorganic phosphate enhances the length dependence of tension in rat skinned cardiac muscle"J Physiol.. 536巻. 153-160 (2001)
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[Publications] Fukuda N: "Regulation of Ca sensitivity of contractile elements in cardiac muscle. Clinical calcium"Clinical calcium. 11巻. 707-712 (2001)
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[Publications] Fukuda N: "Effect of acidosis on length-dependent activation in skinned cardiac muscle"Jpn. J. Physiol.. 51巻. S162 (2001)
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[Publications] Yamaguchi M: "Studies of the water state in the frog skeletal muscle"Jpn. J. Physiol.. 51巻. S168 (2001)
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[Publications] Sasaki D: "Relationship between myocardiac spoc and heartbeat"Biophys. J.. 82巻. 600a (2002)
