Study on the T-tubule System in Hibernating Mammals (Hamsters) for the Development of Innovative Heart Failure Prevention Methods

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19934
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Ujihara Yoshihiro 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80610021)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413) ; 竹井 元 獨協医科大学, 医学部, 講師 (00708183) ; 中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046) ; 杉田 修啓 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104) ; 西辻 光希 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (60770823) ; 花島 章 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981) ; 伊藤 愛 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00963464)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 冬眠 / ハムスター / 心筋細胞 / T管膜 / ラット / 低力学負荷環境 / 心不全

Outline of Final Research Achievements

The disorganization of T-tubules in cardiomyocytes is directly linked to heart failure. While it is known that T-tubules in non-hibernating mammals undergo disorganization under mechanical unloading conditions lower than physiological levels, it has been reported that T-tubules are maintained during hibernation even under such conditions. In this study, we induced hibernation in hamsters and confirmed that T-tubules were maintained even after one month of hibernation. Furthermore, we compared the structure of T-tubules, the degree of T-tubule disorganization under low osmotic load, and the degree of T-tubule disorganization under mechanical load conditions lower than physiological levels between non-hibernating hamsters and rats (the latter lacking the ability to hibernate). We found no significant differences in T-tubules between the two species. These results suggest that hibernating mammals may possess a mechanism to maintain the T-tubule membrane specifically during hibernation.

Free Research Field

比較バイオメカニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

心不全の患者数は増加の一途を辿っており，その対策は急務です．心筋細胞のT管膜の崩壊は心不全の発症を引き起こしますが，T管膜を維持する効果的な方法は不明です．本研究では，我々のような非冬眠哺乳類ではT管膜が崩壊する状況にもかかわらず，冬眠中にT管膜を維持可能な冬眠哺乳類に注目しました．冬眠哺乳類のハムスターと非冬眠哺乳類のラットのT管膜を比較したところ，非冬眠時に両者に大きな違いは見られませんでした．したがって，冬眠哺乳類には冬眠時にのみT管膜を維持する仕組みがある可能性が示唆されました．冬眠中のT管膜を維持する仕組みを解明することで，心不全の抜本的な予防・治療対策につながることが期待されます．