ミトコンドリアによる心室頻拍-心室細動マクロダイナミクス遷移の制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14658277
• 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): 中島 崇行 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30333644) ; 山内 芳子 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (50230313) ; 内貴 猛 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (40241385)
• Keywords: 心室細動 / 心室頻拍 / ミトコンドリア / カルシウム / VT / VF遷移

Research Abstract

致死性の虚血・再灌流不整脈である心室頻拍(ventricular tachycardia, VT)や心室細動(ventricular fibrillation, VF)は心臓突然死の主因として考えられている。とくにVF時においては、心拍出量がほぼなくなり、体循環および冠循環ともに停止する。VFは、稀には正常心から発生する場合もあるが(突発性VF)、心虚血や心筋症によるVTから移行する場合が多い。これまで、このVT/VF遷移現象の解明を目的として多くの研究がなされてきたが、未だ解明されていない。本研究は、「心機能のマクロ的現象であるVT/VFダイナミクス遷移が細胞内オルガネラであるミトコンドリアによって制御されている」という独創的な仮説の検証を目的としている。本年度は、ラット・ランゲンドルフ灌流心を用いて、VT/VFダイナミクス遷移とミトコンドリア・カルシウム取り込み活動の変化との機能的連関の立証を目指した。その結果以下に述べる成果が得られた。
心室筋のburst pacingにより、pacing終了後にも長時間持続する心室頻拍(VT)や細動(VF)を誘発することが出来た。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、ミトコンドリアのカルシウム取り込み活動をruthenium redあるいはRu360で阻害することにより、VFからVTへの可逆的な遷移が生じた。一方、ミトコンドリアのカルシウム取り込み活動を活性化するspermineの灌流によっては、VTからVFへの可逆的な遷移が認められた。以上の結果は、ミトコンドリア・カルシウム取り込み活動の変化がVT/VFダイナミクス遷移に関与していることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Y.Yamauchi et al.: "Changes in the fluctuation of interbeat intervals in spontaneously beating cardiac myocytes : experimental and modeling studies"Biological Cybernetics. 86. 147-154 (2002)
• [Publications] K.Kawahara et al.: "Fluctuations of contraction rhythm during simulated ischemia/reperfusion in cultured cardiac myocytes from neonatal rats"Biological Rhythm Research. 33(3). 339-350 (2002)
• [Publications] 山内芳子 他: "新生ラット培養心筋細胞の拍動リズムゆらぎの発生機序"日本電気学会誌. 122-C. 1500-1505 (2002)
• [Publications] K.Kawahara et al.: "Increased resistance to nitric oxide cytotoxicity associated with differentiation of neuroblastoma-glioma hybrid (NG108-15) cells"Free Radical Research. 36(5). 545-554 (2002)
• [Publications] K.Kawahara et al.: "Selective blockade of astrocytic glutamate transporter GLT-1 with dihydrokainate prevents neuronal death during ouabain treatment of astrocyte/neuron co-cultures"GLIA. 40(3). 337-349 (2002)
• [Publications] K.Kawahara et al.: "Increased vulnerability to ischemia/reperfusion-induced ventricular tachyarrhythmias by pre-ischemic inhibition of nitric oxide synthase in isolated rat hearts"Cardiovascular Pathology. 12(1). 49-56 (2003)