Cardiac energetics analysis using myocardial mitochondrial/cytoplasmic ATP visualization mice

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K08552
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53020:Cardiology-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Koitabashi Norimichi 群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (10420093)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 倉林 正彦 群馬大学, その他部局等, 名誉教授 (00215047) ; 山本 正道 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 特任部長 (70423150)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エナジェティクス / 心臓生理学 / ミトコンドリア

Outline of Final Research Achievements

It has been impossible to monitor the energy metabolism of the constantly moving heart in real time. We have developed mice that can visualize ATP changes in vivo using the FRET protein. We have also generated mitochondria-specific ATP visualizing mice that produce ATP. Using these two types of ATP visualization mice, the production and consumption, accumulation and depletion of ATP in the beating heart can be visualized, which may lead to new drug discovery.　Significant reduction of cardiac ATP was observed with cardiotoxic drugs. In a diabetic model, there was a significant decrease in cardiac mitochondrial ATP, suggesting that decreased ATP production in mitochondria is a possible mechanism of diabetic cardiomyopathy.

Free Research Field

内科系臨床医学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高齢化社会を迎え、心不全患者が加速度的に増加している。循環器病およびその最終病態ともいえる心不全に対する病態解明と治療法の開発は、健康寿命を保つための喫緊のかっだいである。拍動しつづける心臓はエネルギーを持続的に必要とし, 細胞の基本的なエネルギー基質であるアデノシン三リン酸(ATP) をもっとも多く必要とする臓器である. 常に動き続ける心臓のエネルギー代謝をリアルタイムにモニターすることはこれまで不可能であった. 我々が開発したATP可視化マウスモデルは、心臓生理学に新たな知見をもたらしうる、画期的な技術である。