メカニカルストレスと細胞の反応に関する分子細胞生物学的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12670032
• Research Institution: UNIVERSITY OF TSUKUBA
• Principal Investigator: 武政 徹 筑波大学, 体育科学系, 講師 (50236501)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 芳賀 脩光 筑波大学, 体育科学系, 教授 (80093102) ; 山下 和雄 日本医科大学, 解剖学第一講座, 教授 (70022796) ; 杉本 啓治 日本医科大学, 解剖学第一講座, 助教授 (20104002)
• Keywords: メカニカルストレス / ストレスファイバー / アクチン / 生物工学 / 分子細胞生物学 / 特許 / 律動的伸縮刺激

Research Abstract

細胞は外界からの様々な刺激に絶えずさらされており、自らはホメオスタシス達成のためにそれらの刺激にこまめに反応している。例えば生体内の細胞は個体の運動、呼吸、拍動、成長などに伴い絶えず張力刺激を受けているが、それによって細胞同士が断裂してしまうことはない。このようなメカニカルストレスに対する細胞内、細胞間、あるいは細胞-基質間の応答反応の研究は非常に一般的な問題にも関わらず、その例は数少ない。本研究はこの問題を研究代表者自身が開発した細胞伸展装置を使って分子細胞生物学的に解明しようとする事に主眼をおいている。
上記の装置を用いて律動的に伸展・弛緩を繰り返した刺激に対して細胞及び細胞骨格がどのように応答するか調べてみた。その結果ストレスファイバーは、これまでの定説では伸展方向に対して直交すると考えられていたにもかかわらず、意外なことに張力方向とある角度を保って斜めに配向し、細胞自体の方向性もそれに追従することが本研究で明らかとなった。今年度(継続研究年度)は上記の実験結果に関わる、分子の一部を明らかにした(未発表データ)。また生物工学的発想に基づいて、何故ストレスファイバーが斜めに配向するのか、論理的なバックグラウンドを確立した(山田らの報告)。また、培養細胞擁立動的伸縮刺激負荷装置については、特許査定が下りた。

Research Products

• [Publications] Keiji Sugimoto, Sachiko Fujii, Tohru Takemasa, Kazuo Yamashita: "Detection of intracellular nitric oxide using a combination of aldehyde fixatives with 4,5-diaminofluorescein diacetate"Histochemistry and Cell. 113. 341-347 (2000)
• [Publications] Hiroshi Yamada, Tohru Takemasa, Takami Yamaguchi: "Theoretical study of intracellular stress fiber orientation under cyclic deformation""Journal of Biomechanics. 33・11. 1501-1505 (2000)
• [Publications] 武政 徹(編著者の一人): "Series ニューバイオフィジックス ‖ 第5巻 細胞の形と運動(担当編集委員 : 宝谷紘一、神谷 律)"共立出版株式会社(日本生物物理学会編). 180 (2000)
• [Publications] Hiroshi Yamada, Tohru Takemasa, Takami Yamaguchi(編著者の一人): "Clinical Application of Computational Mechanics for the Cardiovascular System"Springer-Verlag Tokyo. 382 (2000)