2023 Fiscal Year Annual Research Report
A paradigm shift in fetal oxygen regulation implicated in heart regeneration.
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21K19933
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (80341080)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
塚田 孝祐 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00351883)
臼居 優 川崎医科大学, 医学部, 助教 (10868615)
花島 章 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 心筋 / 分裂 / 再生 / 酸素環境 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の心筋細胞は胎生期に活発に分裂するが、出生後は分裂・再生能を失う。我々は最近、出生時の肺呼吸開始による酸素増加が心筋分裂を停止させることを明らかにした。一方、両生類は成体期においても心再生能を維持しているが、その体内酸素動態は不明である。両生類は教科書的には二心房一心室の心臓を持ち、酸素が豊富な動脈血と酸素に乏しい静脈血を分離できるとされている。しかし、両生類は多様に進化しており、種によっては鰓/皮膚/肺の3つの呼吸様式を用いる。この場合、皮膚由来の酸素は体静脈から右心房へ、肺由来の酸素は肺静脈から左心房に戻り、動脈側に配置された鰓に至る。体静脈と肺静脈の酸素濃度の高低は、一方の呼吸器への依存度が高くない限り、状況によって変わる為、これを一意に分離する必要性は不明である。即ち、我々哺乳類と異なり、動静脈血の定義自体が曖昧である。そこで本年度は、3種の両生類（A:幼形成熟アホロートル、B:イベリアトゲイモリ、C:アフリカツメガエル）を用いて動静脈血の酸素分離の実態を検討した。Aは鰓/皮膚/肺の3様式を用い、体循環と肺循環を繋ぐ動脈管を有していた。B,Cでは鰓が消失し、更にCでは動脈管も消失し、体循環と肺循環が独立していた。A,Bは不完全な,Cは完全な心房中隔を有していた。動脈の血圧や酸素分圧はA＜B＜Cの順に増加し、動静脈血の酸素は、Aでは分離されず、B＜Cの順に分離が進んでいた。以上より、陸上進出による重力の影響や活動性の増大に伴って血圧や酸素レベルを増加させる必要が生じ、これを実現する為に肺呼吸への依存と動静脈血の分離が進んだと推測できる。即ち、Aは祖先形質の魚類の鰓/皮膚呼吸に肺呼吸が新たに加わった初期段階であり、B→Cの順に上記の変化が進み、これが哺乳類に受け継がれたと考えられる。このような両生類の酸素動態と心再生能の関連について今後詳細に検討していきたい。
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