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Functional and morphological elucidation of the early pathophysiology of muscular dystrophy cardiomyopathy by optical mapping of pig perfused hearts

Research Project

Project/Area Number 22K20620
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0605:Veterinary medical science, animal science, and related fields
Research InstitutionAzabu University

Principal Investigator

Shiga Takanori  麻布大学, 獣医学部, 助教 (20963482)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords筋ジストロフィー / 心筋症 / 豚モデル / ランゲンドルフ灌流心 / 光学マッピング解析 / ベッカー型筋ジストロフィー / 光学マッピング / ジストロフィン / 不整脈 / 豚心筋症モデル
Outline of Research at the Start

骨格筋病変が軽症のベッカー型筋ジストロフィー(BMD)では、約半数の死因は心筋症である。申請者らが確立したBMD豚心筋症モデルは、心臓に顕著な形態的変化を認めない生後3か月齢において、イソフルラン吸入麻酔負荷によりはじめて不整脈を示す。すなわち、BMD心筋症の初期病態が再現される特色ある動物モデルである。
本研究の目的は、この豚モデルの心臓を摘出して生体外で拍動させるex vivo実験系で、異常興奮伝播やカルシウムイオン動態を高速度カメラで光学的に計測し、心筋症の初期病態を機能と形態の両輪で解明することである。本研究の実現は、BMD心筋症の治療研究の重要な起点となることが期待される。

Outline of Final Research Achievements

We aimed to elucidate the early pathogenesis of cardiomyopathy caused by dystrophin deficiency in both function and morphology by ex vivo analysis using excised hearts from a Becker muscular dystrophy (BMD) porcine cardiomyopathy model. The retained sows of this porcine model were mated three times and electrocardiography was performed in vivo under isoflurane inhalation anesthesia. In addition, hearts were excised and perfused hearts were created using the Langendorff method, ECG recordings, arrhythmia induction, and optical mapping analysis were performed. We were able to reproduce the arrhythmogenesis induced by isoflurane anesthesia in both the live and excised perfused hearts, confirming the usefulness of the BMD porcine cardiomyopathy model. Furthermore, abnormal excitation propagation (functional abnormalities) of the myocardium during arrhythmias in BMD porcine cardiomyopathy was revealed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトBMD患者では骨格筋機能や呼吸機能が保たれた状態でも、重症心筋症を発症することから、約半数の死因は心筋症である。また、無症状のBMD患者が激しい運動や麻酔処置を契機に不整脈を発症し、突然死する事例も報告されているが、現在の医療では心筋症初期段階での突然死を予防できない。本研究では、豚のBMD心筋症の初期病態における不整脈時の心筋異常興奮伝播(機能異常)を明らかにした。今後は灌流後の心臓の組織病変を形態学的に精査する。不整脈の病理発生機序を解明することができれば、ヒトBMD心筋症の治療研究の重要な起点となり、不整脈の病理診断においてもブレイクスルーとなることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Cor triatriatum sinister with dextrocardia in association with ostium secundum atrial septal defect, subpulmonary ventricular septal defect and bicuspid pulmonary valve in a pig2023

    • Author(s)
      Shiga Takanori、Kamiya Yumiko、Ohkubo Mitsuharu、Miyamoto Takashi、Kakinuma Yoko、Kayanuma Hideki、Aoki Takuma、Fujii Yoko、Aihara Naoyuki、Kamiie Junichi
    • Journal Title

      Journal of Comparative Pathology

      Volume: 206 Pages: 13-16

    • DOI

      10.1016/j.jcpa.2023.08.001

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 心不全により摘発された豚のベッカー型筋ジストロフィーおよび豚灌流心を用いた不整脈のex vivo評価系2023

    • Author(s)
      志賀崇徳, 神谷有美子, 相原尚之, 栃内亮太, 野口倫子, 上家潤一
    • Organizer
      日本畜産学会第131回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ベッカー型筋ジストロフィー心筋症豚モデルとその摘出灌流心を用いたex vivo評価系2022

    • Author(s)
      志賀崇徳、相原尚之、神谷有美子、栃内亮太、上家潤一
    • Organizer
      第8回日本先進医工学ブタ研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ブタ心臓組織標本2023

    • Inventor(s)
      志賀崇徳
    • Industrial Property Rights Holder
      志賀崇徳
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-011500
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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