Development of a new technique to visualize the site of myocardial signal transduction using ultra-high voltage electron tomography

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K08173
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 都島 健介 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (50436482)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 心不全 / エンドソーム / 小胞輸送 / ミトコンドリア

Outline of Annual Research Achievements

生理的ストレス、病的ストレスにおける心筋の筋小胞体、ミトコンドリア、エンドソームの動態を、電子顕微鏡によるイメージング技術の開発を行った。

（１）生理的ストレスとして、食事の状態の変化、生まれてから大人になるまでの生理的な肥大における心筋のミトコンドリアや筋小胞体の膜構造のダイナミクスを明らかにする。４８時間の絶食したマウスに食事を与えてから２時間後、６時間後の心筋サンプルを採取し、電子顕微鏡で観察した。
（２）高脂肪食ストレス、圧負荷などの病的ストレスによる膜ダイナミクスに異常があるか観察する。高脂肪食負荷や血管拡張反応を阻害した高血圧マウスの心筋サンプルを採取し電子顕微鏡で観察した。

（１）絶食、再接触後の心筋では、ミトコンドリア内部にmulti vesicular bodyを内包するミトコンドリアが増加し、再接触により、まずミトコンドリア周囲でリボソームが出現し、ミトコンドリア内部でも見られ、Mitochondria derived vesicules様の多数のエンドソームが分泌される様子が見られた。（２）新生児期の心筋のミトコンドリアの変化についても観察を行った。マウスの場合、生まれてから離乳する3週間目までの間に心筋ミトコンドリアは3倍の大きさとなり、構造も緻密化する。しかし、心筋の肥大が最も盛んな7－14日の間の心筋では、ミトコンドリアは空砲に富み周囲を豊富なリゾチーム顆粒に埋められていた。タンパク合成の盛んな再接触後や新生児期の心筋成長の過程で、タンパク合成の盛んな時期にミトコンドリアではmultivesicular bodyを多く内包しミトコンドリアからの小胞分泌が盛んとなっている。今後は、分泌顆粒の形成や融合に重要なRabタンパクやSNAREの局在を明らかにし、遺伝子改変動物を用いて心筋ミトコンドリアの分泌顆粒形成に焦点をあてて解析する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

膜構造ダイナミクス観察のための動物モデルの条件検討を行った。固定条件下での膜小胞免疫染色も完了している。

Strategy for Future Research Activity

動物モデルを用いて、膜小胞のマーカーの免疫染色はうまくいっており、CLEMを用いた電子顕微鏡像との重ね合わせ技術を開発中である。3次元構築としては透過型電子顕微鏡による電子線トモグラフィーと走査型電子顕微鏡と使用したアレイトモグラフィーの両面からアプローチしている。

Causes of Carryover

発注していた試薬のロットに不備が見つかり納期が次年度に繰り越しとなったため。