2019 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism elusidation of atrial fibrillation caused by hyperactivated autonomic nervous system
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18K19902
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
神保 泰彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20372401)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 脳神経疾患 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / ナノバイオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心房細動は最も症例の多い心疾患であり，発作性から持続性，永続性へと段階的に進行することが知られているが，早期段階においては器質的な原因が認められない症例（孤立性心房細動）が少なくないことがわかってきた．孤立性心房細動はストレスの持続と相関が高いとされ，自律神経系による心拍制御システムの関与が示唆される．本研究では「自律神経系の可塑性」に焦点を当て，不整脈発症メカニズムを明らかにすることを目的とする．in vitro系に再構成した「自律神経支配を有する心房筋細胞群」に対して，電気刺激により交感神経活動亢進状態を誘起，心筋拍動リズムに不可逆な変調が生じる条件を明らかにし，変調が生じた際に自律神経系に生じる可塑的な変化を検出するという方針で研究を進める．本年度は高密度に電極を集積化した計測デバイス（HighDensity-MicroElectrodeArray; HD-MEA）基板上にヒトiPS細胞から分化誘導した心筋細胞群を播種して培養し，空間的な興奮伝播パターンの高精度な計測から不整脈の発生に関係する現象の抽出に注力した．線維化が進んだ心臓組織では興奮の伝播がブロックされる箇所が多くなるとの知見を基に，興奮伝播に寄与しない細胞として線維芽細胞系の細胞株であるSNL76/7細胞を用い，ヒトiPS心筋細胞と様々な割合で混合して培養した．結果，心筋細胞の純度が高い場合は均一な伝播が起こるのに対して，非心筋細胞の割合が増えるにつれて伝播の発生場所および速度にばらつきが見られた．さらに，免疫組織化学染色により計測後の組織を染色したところ，伝播が起こる場所と心筋細胞の位置に対応が見られた．さらに，場所によっては伝導方向によって伝播速度が異なる場所が見られた．これらは，不整脈発生の原因となる興奮波の衝突が起こる要因となりえ，今後の不整脈のモデル化の観点で重要な結果である．
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