重症心不全治療の評価-大型放射光X線解析法(Spring-8)を用いて

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17790951
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 田村 大和 奈良県立医科大学, 医学部, 助手 (20382301)
• Keywords: 化学物理 / 加速器

Research Abstract

我々はSPring-8を用いて分子のナノオーダーのダイナミクスを観察することにより心不全を診断する方法の開発を目的として本研究を行った。本研究では特に心筋の収縮タンパクに注目し、複雑な形態と多重の代償機構を保持した標本[生体位全心臓標本]ならびにその破綻を来した心不全モデル標本を用いてアクチン・ミオシンの相互作用(クロスブリッジ動態)とミオシン線維格子間隔の変化を心臓全体のマクロスコピックな心機能データと統合的に解析し、その機能情報から心臓の合目的性と心不全の病態のナノ診断を試み、治療戦略を探究した。
左心室にX線を照射すると二重の円弧状一環状のX線回折像が得られる。内側の回折像は1,0赤道反射と呼ばれミオシン線維を、外側の回折像は1,1赤道反射と呼ばれアクチン、ミオシン両方の線維の情報を反映する。心臓の収縮に伴い、ミオシン頭部がアクチンと結合(クロスブリッジの形成)すると、ミオシン線維による回折像が減少するため、1,0赤道反射の輝度が低下する。また、収縮に伴い照射位置がずれると、X線が通過する部位のミオシン線維の量も変化するが、1,1赤道反射はアクチン、ミオシン両方の線維による回折像なので、その輝度は通過した部分のタンパク量を反映する。したがって、1,0赤道反射の輝度変化を、1,1赤道反射の輝度で補正すれば、クロスブリッジの形成・解離動態が観察できる。
また、X線と1,0赤道反射の為す角度は、X線の波長(0.082nm)とミオシン線維の格子間隔により規定される。資料と撮像管の距離と1,0赤道反射の出現位置から、ミオシン線維の格子間隔(約35〜40nm)を解析できる。
今回の研究のモデルはイソプロテレノールによる肥大心モデルのクロスブリッジ動態解析を行った。現在、データ解析中であるが、肥大心と正常心を比較検討することでその本質に迫り、今後その治療効果を検討していく。