2020 Fiscal Year Research-status Report
哺乳類と異なる戦略で優れた心機能を発揮する鳥類に学ぶ革新的心不全治療の創出
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19K22962
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
氏原 嘉洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80610021)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
西辻 光希 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (60770823)
花島 章 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981)
橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (80341080)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 循環生理学 / メカノバイオロジー / ウズラ / カルシウム / 心臓 / 鳥類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，主として哺乳類のラットと鳥類のウズラの心筋細胞レベルでの能動的な収縮・弛緩機能の比較を行った．まず，ランゲンドルフかん流法で単離した心筋細胞に対して電気刺激を与え，収縮および弛緩挙動を比較した．収縮および弛緩スピードに関しては，ラットの心筋細胞の方がウズラよりも速い傾向を示した．細胞の収縮は，細胞内に敷き詰められた収縮装置（サルコメア）の収縮によって生じる．そのタイミングは細胞内のカルシウム濃度の上昇と下降によって制御されているため，カルシウム指示薬であるFura-2を用いて，ラットとウズラの細胞質内のカルシウム濃度変化を計測した．単離心筋細胞に電気刺激を与えたところ，ウズラの心筋細胞の方がラットよりもカルシウム濃度の上昇スピードは若干速い傾向を示した．一旦上昇したカルシウム濃度がベースラインまで下降するスピードに関しては，ウズラとラットで同程度であった．続いて，細胞の長軸方向（収縮方向）と直交する方向のカルシウム濃度変化の空間分布を解析した．ラットの心筋細胞においては，電気刺激を与えた直後に空間的に一様なカルシウム濃度上昇と下降が観察され，従来の報告と一致した．一方，ウズラの心筋細胞においては，細胞周縁部に比べ，細胞中央部ではカルシウム濃度上昇が遅い傾向がみられた．このようなカルシウム濃度変化の空間的不均一性は，哺乳類の重篤な不全心筋細胞において観察されており，細胞内のサルコメアの収縮するタイミングに空間的なずれを生み出し，細胞の収縮率を低下させる．それに対し，ウズラの心筋細胞においては，収縮のスピードはラットよりも若干遅かったものの，収縮率に異常は見られなかった．鳥類の心筋細胞には細胞内カルシウム濃度の不均一性を補うシステムが存在する可能性が示唆された．今後，さらにデータを蓄積し慎重に検討を進めていく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナウイルス対策のため，実験が大幅に制限された．特に，他大学への出張をすべて取りやめたため，研究の進捗は遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度においても，コロナウイルスの感染対策により，他大学への出張は大幅に制限される可能性が高い．web会議による実験データの解釈等のディスカッションや研究の一部を外注することによって，影響を最小限に留めたい．ウズラの心筋細胞のカルシウム計測では興味深いデータを得ているが，データ数が不十分であるため，今後も精力的に実験を進めていく．
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスの感染拡大の影響によって，他研究機関への実験や学会発表の参加を見合わせたために，旅費や学会参加費に未使用分が生じた．また，研究活動を制限したことにより，消耗品の購入を一部見送った．さらに，論文の投稿が遅れたために，論文掲載に関わる費用も未使用である．未購入の消耗品の購入や論文の掲載に関わる経費として使用する予定である．
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