2012 Fiscal Year Annual Research Report
筋代謝産物を生体内で観察するバイオイメージング技術
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23650403
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
狩野 豊 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90293133)
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| Keywords | バイオイメージング / 骨格筋 / 筋収縮 |
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| Research Abstract |
筋細胞内pH (pHi) の恒常性は，筋機能の維持に重要な因子となる．これまで運動時におけるpHiの影響や動態を検討した研究は数多く存在するが，それらは単離筋などの生体外 (in vitro) 環境下での研究手法を用いたものがほとんどであった．本研究では，生体内におけるpH制御機構を明らかにすることを目的として，in vivo環境下における動物モデルを考案し，筋線維への高低pH溶液のインジェクションによるpHi動態の観察 (課題1)，および連続的な等尺性 (ISO) 収縮負荷による発揮張力とpHiの関連性 (課題2) について検討した．本研究では，Wistar系雄性ラットを対象とし，麻酔下で外科的に露出した脊柱僧帽筋にpH感受性蛍光指示薬であるBCECF-AMを負荷した．課題1では，pH 6.5溶液もしくはpH12.0溶液を35 psi にて1-3秒間筋線維に直接注入し，その動態を評価した．課題2では，電気刺激による連続的な筋収縮を10 セット (50回／set) 負荷し，緩衝液 (Cont) およびH+交換やH+輸送に関連する機能阻害 (NHE，MCT) の条件下でpH i動態を比較した．課題1において，in vivo環境下で単一筋線維レベルのpHi動態を観察することに成功し，低pH溶液に対する動態を明らかにした．その結果，60秒間までに急速なpH回復が見られることが示された．課題2では，ISO収縮負荷中の張力とpHiの関連性について評価し，50%程度までの張力低下がpHiに依存しない一方で，50-60%までの張力低下とpHiには直線的な関連性を認めた．また，本研究のH+交換 (NHE) やH+輸送 (MCT) を阻害した環境下では，筋収縮時のpHi低下が抑制される傾向が示された．以上のように，筋線維毎にpHiを評価する生体内モデルを確立すること成功した．
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