循環フィジオームの推進-冠微小循環、心筋アクチン・ミオシン架橋連関を中心に-

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17200033
• Research Institution: Kawasaki College of Allied Health Professions
• Principal Investigator: 梶谷 文彦 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 教授 (70029114)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅 弘之 国立循環器病センター研究所, 所長 (90014117) ; 八木 直人 (財)高輝度科学研究センター, 利用研究促進部門II, 主席研究員 (80133940) ; 杉浦 清了 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (10272551) ; 姫野 龍太郎 理化学研究所, 生体力学シミュレーション特別研究, ユニットリーダー (60342838) ; 辻岡 克彦 川崎医科大学, 医学部, 教授 (30163801)
• Keywords: フィジオーム / 冠微小循環 / SPring-8 / アクチン / ミオシン

Research Abstract

心臓が統合的に機能を発揮するためには、ナノマシンであるアクチン・ミオシンクロスブリッジの形成と解離による心筋細胞の収縮・弛緩と心臓ミトコンドリアへの酸素供給路である冠毛細管のヘモダイナミクスが正常に機能する必要がある。
アクチン・ミオシンのナノ挙動はSPring-8放射光を用いてランゲンドルフ灌流心(ラット)のX線回析像によって解析した。毛細管を含む心筋微小循環は我々が開発した高倍率/高速CCDビデオ顕微鏡で可視化観測した。心筋細胞と冠毛細管のクロストークをみると、アクチン・ミオシン架橋形成による心管細胞の単縮と毛細管方向への膨隆が、細動脈から毛細管への流入を阻碍するとともに毛細管から細静脈への血液の移動を促した。心筋への負荷の増減は、特にアクチン・ミオシン架橋の解離を変化させるが、それとともに毛細管への拡張期流入血流動態が変化することが窺われた。心筋への圧負荷は、活性酸素増加を促し、微小循環におけるNO機能を障害するが、毛細管の機能維持にとって重要なグリコカリックス層も障害し、毛細管の白血球・血小板の接着を増加させたり、機能障害を生じるとともに心筋と毛細管のクロストークに影響を及ぼしうることが示された。
これらの実験結果をフィジオミックに評価するため「心臓拍動動態のナノからミクロに至るモデル」を作成するとともに、心筋と冠血管のクロストークを考慮した冠循環のシミュレーションを用い、本モデルによって、冠動脈と冠静脈の流れの基本的特性の解析が可能であることを示した。

Research Products

• [Journal Article] Impaired NO-mediated vasodilation with increased superoxide but robust EDHF function in right ventricular arterial microvessels of pulmonary hypertensive rats. (2006)
  • Author(s): Kajiya M, Hirota M, Inai Y, Kiyooka T, Morimoto T, Iwasaki T, Endo K, Mohri S, Shimizu J, Yada T, Ogasawara Y, Naruse K, Ohe T, Kajiya F
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol. (印刷中)
• [Journal Article] Oxidized LDL specifically promotes the initiation of monocyte invasion during transendothelial migration with upregulated PECAM-1 and downregulated VE-cadherin on endothelial junctions. (2006)
  • Author(s): Hashimoto K, Kataoka N, Nakamura E, Tsujioka K, Kajiya F
  • Journal Title: Atherosclerosis. (印刷中)
• [Journal Article] Cardioprotective role of endogenous hydrogen peroxide during ischemia-reperfusion injury in canine coronary microcirculation in vivo. (2006)
  • Author(s): Yada T, Shimokawa H, Hiramatsu O, Haruna Y, Morita Y, Kashihara N, Shinozaki Y, Mori H, Goto M, Ogasawara Y, Kajiya F
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291・3 Pages: H1138-1146
• [Journal Article] Cardioprotective effect of hydroxyfasudil as a specific Rho-Kinase inhibitor, on ischemia-reperfusion injury in canine coronary microvessels in vivo. (2006)
  • Author(s): Yada T, Shimokawa H, Kajiya F
  • Journal Title: Clin Hemorheol Microcirc. 34・(1-2) Pages: 177-83
• [Journal Article] Aldosterone synthesis and cytokine production in human peripheral blood mononuclear cells. (2006)
  • Author(s): Miura K, Nakamura K, Miura D, Miura A, Hisamatsu K, Kajiya M, Hashimoto K, Nagase S, Morita H, Fukushima, Kusano K, Emori T, Ishihara K, Ohe T
  • Journal Title: J Pharmacol Sci. 102・3 Pages: 288-95
• [Journal Article] Carbon fiber technique for the investigation of single-cell mechanics in intact cardiac myocytes. (2006)
  • Author(s): Sugiura S, Nishimura S, Yasuda S, Hosoya Y, Katoh K
  • Journal Title: Nat Protoc. 1・3 Pages: 1453-7
• [Journal Article] Membrane potential of rat ventricular myocytes responds to axial stretch in phase, amplitude and speed-dependent manners. (2006)
  • Author(s): Nishimura S, Kawai Y, Nakajima T, Hosoya Y, Fujita H, Katoh M, Yamashita H, Nagai R, Sugiura S
  • Journal Title: Cardiovasc Res. 72・3 Pages: 403-11
• [Journal Article] Small airway changes in healthy and ovalbumin-treated mice during quasi-static lung inflation. (2006)
  • Author(s): Sera T, Uesugi K, Himeno R, Yagi N
  • Journal Title: Respir Physiol Neurobiol. 156・3 Pages: 304-11