2004 Fiscal Year Annual Research Report
細胞リズムの階層的相関ダイナミクス:非線形振動子間の協調と破綻
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16300145
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
河原 剛一 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20125397)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米山 満 三菱化学科学技術研究センター, 研究員
稲波 修 北海道大学, 大学院・獣医学研究科, 助教授 (10193559)
内貴 猛 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (40241385)
山内 芳子 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (50230313)
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| Keywords | 培養心筋細胞 / 拍動リズム / 細胞内Ca^<2+>振動 / ギャップ結合 / Cx 43抗体 / ATP / purinoceptor |
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| Research Abstract |
生体には呼吸や心拍など多くのリズム現象が存在している。生体を器官、組織、細胞などから構成される階層性を有するシステムとして捉えると、その最小機能単位である細胞においても様々なリズム現象が認められる。本研究では、細胞全体、細胞質内およびオルガネラであるミトコンドリア・クリステ内という、異なった階層において認められる複数リズム間相互作用、それらリズムの協調と破綻のメカニズムの解明を目指した。本年度は、自発的で周期的な拍動を示す新生ラット培養心筋細胞を非線形自励振動子のモデルと見なし、拍動リズムと細胞内Ca^<2+>振動の相関ダイナミクスと拍動を停止させたときのCa^<2+>振動の変化、およびそのメカニズムを解析した。その結果以下に述べる研究成果を得た。
(1)培養開始から4日目(4 DIV)の心筋細胞の拍動リズムは細胞間で同期しており、細胞内Ca^<2+>振動も細胞間で同期していた。
(2)ギャップ結合の主要構成タンパクであるCx 43に対する抗体(anti-Cx43 antibody)を用いた免疫組織化学的解析により、4 DIVの心筋細胞培養系では、心筋細胞間におけるギャップ結合が未成熟である可能性が分かった。LY dyeを用いたdye-transfer解析によっても、心筋細胞間でのギャップ結合が未成熟である可能性を明らかにできた。
(3)心筋細胞の拍動を、EC-couplingの阻害剤であるBDMの培養系への付加によって完全に停止させた後でも、細胞内Ca^<2+>振動およびその細胞間同期は持続した。
(4)細胞内Ca^<2+>振動の心筋細胞間同期に、細胞外シグナル伝達系(ATP-purinoceptor system)が関与している可能性を明らかにできた。
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Research Products
(6 results)
