虚血による心室リモデリング:遺伝子発現と拍動の非線形ダイナミクス

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12480256
• 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): 山内 芳子 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (50230313) ; 當瀬 規嗣 札幌医科大学, 医学部, 教授 (80192657) ; 西浦 廉政 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00131277)
• Keywords: 虚血 / 再灌流 / 心筋細胞 / 拍動リズム / 心室細動 / 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。心筋細胞は細胞周期から抜け出した終末分化細胞であり、壊死した心筋は再生不可能である。それ故残存心筋が肥大化することにより循環機能のホメオスタシスを維持する。虚血による心筋細胞の不可逆的傷害機構とその結果生じる残存心筋の肥大化機構と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。本研究は、虚血による心室リモデリング現象のメカニズムを、ミクロな分子生物学的立場とマクロなシステム論的立場とからの解明を目指したものである。本年度は、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、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、以下の研究成果を得た。
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。虚血前に一定時間以上、一酸化窒素合成酵素(NOS)活性を阻害すると、再灌流時においてほぼ確実に心室頻拍(VT)や心室細動(VF)が生じた。この致死性不整脈の発生において、筋鞘とミトコンドリアのATP感受性K+チャネル活性変化の関与を推定できた。

Research Products

• [Publications] 山内芳子: "培養心筋細胞を用いた虚血・再灌流モデルにおける心筋細胞拍動リズムゆらぎの変化とその機序"生体生理工学シンポジウム論文集. 15. 253-256 (2000)
• [Publications] 佐藤秀臣: "ケージドカルシウムイオノフォアを用いた急性神経細胞死と遅発性神経細胞死の誘発"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-30. 13-18 (2000)
• [Publications] 岩淵禎弘: "マイクロニューログラム法を用いて導出したラット交感神経活動の交感神経鎖電気刺激による同定"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-31. 19-24 (2000)
• [Publications] 河原剛一: "ランゲンドルフ灌流心における虚血による拍動停止の病態生理学的意味とそのメカニズム"日本病態生理学雑誌. 9・2. 56-56 (2000)