不全心筋の細胞内Ca^<2+>代謝異常に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670701
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 佐藤 洋 浜松医科大学, 医学部, 助手 (30293632)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺田 肇 浜松医科大学, 医学部, 講師 (50252177)
• Keywords: 心不全 / カルシウム / 筋小胞体 / FK506結合蛋白 / 興奮収縮連関

Research Abstract

心筋細胞において、筋小胞体(SR)からのCa^<2+>放出(CICR)は、Ca^<2+>transient(CaT)の大部分を構成している。FK-binding protein(FKBP)は、SRのryanodine receptor(RyR)に結合し、SRからのCICRを制御している。免疫抑制剤のFD506はFKBPをRYRから解離させてRyRの不安定な開口を促進し、SRからの過剰なCa^<+2>漏出をきたす。最近、FKBPのRyRからの解離が不全心筋におけるCa^<2+>代謝障害の一因として注目されている。我々は、共焦点レーザー顕微鏡を用い、蛍光色素を負荷したrat心室筋細胞において、電気刺激時のCaTとCa^<2+>sparkを、またcaffeine負荷時のCaTの振幅によりSRのCa^<2+>含量を測定し、これらに対するFK506の効果を検討した。結果は、(1)FK506(50μM)は定常電気刺激時のCaTの振幅とCa^<2+>含量は変化させなかった。(2)thapsigarginによるSRのCa^<2+>ATPase(SERCA)阻害、または低濃度Ca^<2+>(sparkの頻度を増大させたが、静止後のCaTとSRのCa^<2+>0.1mM Ca^<2+>)の灌流による細胞膜Na^+/Ca^<2+>交換を介するCa^<2+>排出の促進により、電気刺激時のCaTと静止後のSRのCa^<2+>含量は有意に低下したが、FK506はこの低下に影響を及ぼさなかった。(3)thapsigarginと低濃度Ca^<2+>液の同時灌流では、電気刺激時のCaTは低下したが、FK506はCaTをさらに低下させ、Ca^<2+>sparkの頻度を増加させた。また、個々のCa^<2+>sparkの持続時間を延長させた。静止後のSRのCa^<2+>含量は、FK506により有意に低下した。
以上より、FKBPの解離は、正常の興奮収縮連関への影響は少ないが、不全心で認められるSERCAの低下とNa^+/Ca^<2+>交換の代償性活性化がともに存在すると、SRからのCa^<2+>漏出を増加させることにより、SRのCa^<2+>含量を低下させて収縮力低下の一因となりうることが示された。
Dahl SS ratでは、7週令からの高塩分食にて拡張型心筋症様の心エコー所見と肺うっ血、肝種大をきたし、心不全modelとなりうることが示された。今後、Dahl SS ratの心筋細胞を単離し、不全心筋におけるFKBPの役割をさらに検討する予定である。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Satoh: "Importance of glycolytically-derived ATP for Na^+ loading via Na^+/H^+ exchange during metabolic inhibition in guinea pig ventricular myocytes"Clinical Science. 101. 243-251 (2001)
• [Publications] Shiho Sugiyama: "The importance of glycolytically-derived ATP for the Na^+/H^+ exchange activity in guinea pig ventricular myocytes"Molecular and Cellular Biocheistry. 217. 153-161 (2001)
• [Publications] 野村紀之: "心筋細胞内acidosis時の収縮低下に対するcalmodulin kinase IIを介する代償機転-筋小胞体Ca^<2+>取り込みの再活性化-"心筋の構造と代謝. 23. 167-175 (2001)
• [Publications] Noriyuki Nomura: "CaMKII-dependent reactivation of SR Ca^<2+> uptake and contractile recovery during intracellular acidosis"American Journal of Physiology Heart Circ Physiol. 283. 193-203 (2002)
• [Publications] Kazuyuki Ohnishi: "Aresenic trioxide therapy for relapsed or refractory Japanese patients with acute promyelocytic leukemia : need for careful electrocardiogram monitoring"Leukemia. 16. 617-622 (2002)
• [Publications] Hiroshi Watanabe: "Sildenafil for primary and secondary pulmonary hypertension"Clinical Pharmacology and Therapeutics. 71. 398-402 (2002)
• [Publications] Hiroshi Satoh: "III. Arrhythmogenesis and Contractile Dysfunction during Ischemia/Reperfusion"Involvement of Na^+/Ca^2 exchange in normal cardiac excitation-contraction coupling and in Ca^<2+>overload during ischemia and reperfusion(In press).