Investigation of mechanisms underlying impaired Ca handling in SA nodal cells during high glucose challenge

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K07282
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: Takeda Yukari 福井大学, 学術研究院医学系部門, 助教 (20582159)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 洞房結節 / 洞不全 / ROS / Ca handling

Outline of Final Research Achievements

Patients with diabetes mellitus have a high prevalence of sinus node dysfunction (SND).　We investigated if diabetic high blood glucose caused SND. Electrocardiogram of Langendorf-perfused hearts revealed that acute increase in glucose level from 5 mM to 25 mM elevated variability in R-R interval. The HG challenge also increased variability in interval of contraction and Ca transients monitored from isolated SA nodal cells. Simultaneously, cytosolic and mitochondrial ROS levels as well as spontaneous Ca release from SR were both increased after HG challenge. Together, acute increase in glucose levels to diabetic levels induces SND, which is associated with increased ROS levels and impaired SR Ca2+ handling.

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、グルコース濃度を糖尿病レベルに上昇させることで、洞房結節由来の不整脈、つまり洞房結節機能不全を誘導することを、細胞レベルおよび臓器レベルで明らかにした。これは、世界で初めての発見である。また高グルコース刺激でROSおよび筋小胞体からのCa放出が増加することが、糖尿病における高血糖で洞不全を誘導するメカニズムに関与すると示唆された。さらに加齢では、高グルコースによる小胞体Ca放出および収縮の変則性がさらに増加することを明らかにし、加齢による洞不全への影響とそのメカニズムを世界で初めて明らかにした。