心房負荷モデル動物を用いた肺静脈心筋細胞の電気的リモデリングに関する研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25460281
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 尾野 恭一 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70185635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 繁啓 岩手医科大学, 医学部, 講師 (10326671) [Withdrawn] ; 大場 貴喜 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80431625)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 心房細動 / 肺静脈 / 自動能 / イオンチャネル / Clチャネル

Outline of Annual Research Achievements

現在、慢性の不整脈で最も頻度が多い心房細動は、心房内を不規則に興奮が旋回するリエントリーによって生じると考えられており、多くの心房細動は肺静脈を起源とした期外収縮が引き金になっている。肺静脈壁の内膜層は心筋細胞で占められており、動物実験においては肺静脈の心筋細胞が自動能を惹起しやすい性質を有していることが報告されている。
申請者はこれまで、ラット肺静脈の心筋細胞が心房や心室の筋肉細胞とは異なり、ノルアドレナリン負荷により容易に自動能を獲得することを報告してきた。ノルアドレナリン誘発自動能は筋小胞体からの周期的なCa放出に起因し、洞房結節の自動能とは異なるメカニズムで作動している。また、ノルアドレナリン誘発自動能は肺静脈心筋においてのみ認められ、心房筋や心室筋細胞では認められない。こうした、肺静脈心筋に固有の性質は、肺静脈心筋の形態的及び電気生理学的特徴に基づいている。即ち、1）肺静脈心筋は心房筋細胞に比べて大型で、豊富なT管構造を有している、2) 肺静脈心筋細胞の静止膜電位は浅く、内向き整流Kチャネルの電流振幅が小さい。そのため、わずかな刺激であっても容易に活動電位を発生しやすい。3）T管に一致してIP3受容体及びNCX輸送体が豊富に存在する。4) 過分極によって活性化されるClチャネルが、自動能を促進させる。
今年度は、ラット肺静脈心筋細胞の形態学的及び電気生理学的特性を組み込んだシミュレーションモデルを作成した。モデルは、従来の心筋細胞モデルに①α及びβアドレナリン受容体刺激の細胞内シグナル伝達過程、②Clチャネルの発現密度とキネティクス、等を加えている。そのシミュレーションモデルを用いてノルアドレナリン誘発自動能を、部分的にではあるが再現することができた。また、Clチャネルが活動電位再分極後より徐々に活性化し、自動能を促進していると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Involvement of the histamine H1 receptor in the regulation of sympathetic nerve activity. (2015)
  • Author(s): Murakami M, Yoshikawa T, Nakamura T, Ohba T, Matsuzaki Y, Sawamura D, Kuwasako K, Yanagisawa T, Ono K, Nakaji S, Yanai K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 458 Pages: 584-589
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modified autonomic regulation in mice mutated in the beta4 subunit of the lh/lh calcium channel. (2015)
  • Author(s): Suzuki T, Wu T-W, Kuwasako K, Takahashi E, Watanabe H, Murakami A, Miyoshi I, Yanagisawa T, Sasano H, Ono K, Ohba T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 461 Pages: 200-205
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.03.112.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 数学モデルを用いたラット肺静脈心筋細胞におけるノルアドレナリン誘発自動能の解析 (2016)
  • Author(s): 梅原象平、姫野友紀子、尾野恭一、野間昭典、天野晃
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [Presentation] ラット肺静脈心筋細胞の不整脈性 (2016)
  • Author(s): 岡本洋介、鷹野誠、尾野恭一
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [Presentation] 高血圧性心肥大モデルラットの心臓時間間隔変化 (2016)
  • Author(s): 安達健、新保知規、大場貴喜、尾野恭一
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [Presentation] 高血圧性心肥大モデルラットの心臓時間間隔変化 (2015)
  • Author(s): 安達健、大場貴喜、尾野恭一
  • Organizer: 第47回東北生理談話会
  • Place of Presentation: 弘前
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-10-31
• [Presentation] 肺静脈自動能とCl-チャネル (2015)
  • Author(s): 尾野恭一
  • Organizer: 第30回日本不整脈学会学術大会・第32回日本心電学会学術集会合同学術大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] Ca and K channels in cardiac pacemaker activity – The Mechanism of Heart Beats- (2015)
  • Author(s): 尾野恭一
  • Organizer: 第30回日本不整脈学会学術大会・第32回日本心電学会学術集会合同学術大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-07-29 – 2015-07-29
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体信号測定装置及び生体信号測定方法 (2016)
  • Inventor(s): 安達健、尾野恭一、伊藤昭彦、預幡哲也
  • Industrial Property Rights Holder: 安達健、尾野恭一、伊藤昭彦、預幡哲也
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: P16006
  • Filing Date: 2016-03-22