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

2001 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): 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) ; 山内 芳子 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (50230313)
• Keywords: 虚血 / 一酸化窒素 / 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、致死性不整脈や心筋細胞死などの様々な病態が生じる。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、心虚血時における一酸化窒素(NO)の果たす機能的役割の解明、および虚血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。NOS活性の阻害剤、およびNO除去剤を虚血時に加えた場合には、虚血負荷開始から拍動停止までの時間が有意に短縮した。また虚血負荷修了から20時間後において、心筋細胞生存率の有意な低下が認められた。
2.成ラット・ランゲンドルフ灌流心においてburst pacingにより心室頻拍(VT)や細動(VF)を誘発した。VT,VFの同定は、心室筋筋電図およびそのFFT解析や左心室圧波形解析により行った。刺激停止後にも持続するVF時において、L-type Ca^<2+> channel活性をverapamilで阻害することにより、VFからVTへの遷移が生じた。また、ruthenium redの灌流によってもVFからVTへ遷移した。

Research Products

• [Publications] 小橋真之: "培養心筋拍動リズムの一酸化窒素伝達系による制御機構の解析"電子情報通信学会技術研究報告. MBE01-22. 29-33 (2001)
• [Publications] Y. Yamauchi: "Analysis of fluctuations in the contraction rhythm during simulated ischemia/reperfusion in cultured cardiac myocytes"Abst of Joint Sympo on Bio-sensing & Bio-imaging. 14 (2001)
• [Publications] T. Nakamura: "Microneurography for the measurement of muscle sympathetic nerve activity (MSNA) in anesthetized rats"Abst of Joint Sympo on Bio-sensing & Bio-imaging. 14 (2001)
• [Publications] 山内芳子: "模擬的虚血負荷による心筋細胞拍動リズムゆらぎ変化の発生機序"生体・生理工学シンポジウム論文集. 16. 447-450 (2001)
• [Publications] M. Fujita: "A SQUID magnetometer for small animal experiment"Abst of 8^<th> International Supercond Electron Conf. 343-344 (2001)
• [Publications] 藤田 学: "小動物心磁図計測用SQUID磁束計の開発"日本電気学会誌. 121-A. 1104-1109 (2001)