統合生理学的分析法による心臓内カルシウム無駄サイクル数の推定法

• 研究課題/領域番号: 10877006
• 研究種目: 萌芽的研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 菅 弘之 岡山大学, 医学部, 教授 (90014117)
• 研究分担者: 入部 玄太郎 岡山大学, 医学部, 助手 (90284885) ; 毛利 聡 岡山大学, 医学部, 助手 (00294413) ; 荒木 淳一 岡山大学, 医学部, 講師 (80271055) ; 實金 健 岡山大学, 医学部, 助手 (10294406)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1999年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1998年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: カルシウムハンドリング / 無駄サイクル / 病的心 / 再循環率 / Emax / PVA / 統合生理 / 期外収縮 / 一過性収縮性増強

研究概要

正常心筋では筋小胞体でハンドリングされるカルシウムは一心拍の間に一度だけ細胞内に放出され汲み上げられるが、不全心筋の筋小胞体カルシウム放出チャンネルには漏れが生じており、一度汲み上げられたカルシウムの一部は漏出し、収縮に関与することなく同一心拍中に再度筋小胞体に汲み上げられる。この無駄サイクルをリアノジン投与による不全心モデルで検討した。これまで我々は、定常収縮中に期外収縮を人工的に挿入し、期外収縮後の収縮性増強の指数関数減衰時定数から細胞内カルシウム再循環率を算出する方法を報告した。本研究で、この時定数はリアノジン投与モデルでは減少することがわかった。これはリアノジン投与で再循環率が低下することを示している。さらにカルシウムハンドリングの経済性と再循環率の関係と、カルシウム量に対する収縮性への反応性から、収縮に関与したカルシウムに対する無駄サイクルの割合を求めることができた。リアノジン投与にて収縮性は低下するが、カルシウムハンドリングに消費される酸素量の減少は軽度であった。これは再循環率が低下、つまりエネルギー効率のよい再循環経路の割合が低下したことと、無駄サイクルが増えるためであると考えられる。本研究による結果でもこれを裏付ける結果を得ることができた。リアノジン投与前後で得られた収縮関与カルシウム量も生理学的条件下に心筋細胞内でハンドリングされるカルシウム量として過去に報告されてきた値と同様の範囲であった。これまでの研究成果により統合生理学的分析法による心臓内無駄サイクルの推定法が妥当であることが示されている。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki S, Araki J, Morita T, Mikane T, Yamaguchi H, Sano S, Ohe T, Hirakawa M, Suga H: "Ventricular contractility in atrial fibrillation is predictable by mechanical restitution and potentiation"Am J Physiol. 275. H1513-H1519 (1998)
• [文献書誌] Shimizu J, Araki J, Mizuno J, Lee S, Syuu Y, Hosogi S, Mohri S, Mikane T, Takaki M, Taylor TW, Suga H: "A new integrative method to quantify total Ca^<2+> handling and futile Ca^<2+> cycling in failing hearts"Am J Physiol. 275. H2325-H2333 (1998)
• [文献書誌] Syuu Y, Araki J, Lee S, Suzuki S, Mizuno J, Mohri S, Mikane T, Shimizu J, Takaki M, Suga H: "Effects of Ca_<2+> and epinephrine on Ca_<2+> recirculation fraction and total Ca_<2+> handling in canine left ventricles"Jpn J Physiol. 48・2. 123-132 (1998)
• [文献書誌] Lee S, Ohga Y, Tachibana H, Syuu Y, Ito H, Harada M, Suga H, Takaki M: "Effects of myosin isozyme shift on curvilinearity of the left ventricular end systolic pressure volume relation of in situ rat hearts"Jpn J Physiol. 48・6. 445-455 (1998)
• [文献書誌] Mizuno J, Mikane T, Araki J, Hatashima M, Moritan T, Ishikawa T, Komukai K, Kurihara S, Hirakawa M, Suga H: "Hybrid logistic characterization of isometric twitch force curve of isolated ferret right ventricular papillary muscle"Jpn J Physiol. 49・2. 145-158 (1999)
• [文献書誌] Mizuno J. Araki J, Iribe G, Maesako M, Morita T, Miyaji K, Imaoka T, Mohri S, Sano S, Ohe T, Hirakawa M, Suga H: "Total Ca handling in canine mild Ca overload failing heart"Heart Vessels. 14・1. 38-51 (1999)
• [文献書誌] Mohri S, Araki J, Imaoka T, Iribe G, Maesako M, Shimizu J, Matsubara H, Ohe T, Hirakawa M, Suga H: "Myocardial mechanical restitution and potentiation partly underlie alternans decay of postextrasystolic potentiation : simulation"Heart Vessels. 14・2. 82-89 (1999)
• [文献書誌] Mikane T, Araki J, Suzuki S, Mizuno J, Shimizu J, Mohri S, Matsubara H, Hirakawa M, Ohe T, Suga H: "O_2 cost of contractility but not of mechanical energy increases with temperature in canine left ventricle"Am J Physiol. 277. H65-H73 (1999)
• [文献書誌] Araki J, Matsubara H, Shimizu J, Mikane T, Mohri S, Mizuno J, Takaki M, Ohe T, Hirakawa M, Suga H: "Weibull distribution function for cardiac contraction: Integrative analysis"Am J Physiol. 277. H1940-H1945 (1999)
• [文献書誌] Lee S, Araki J, Imaoka T, Maesako M, Iribe G, Miyaji K, Mohri S, Shimizu J, Harada M, Ohe T, Hirakawa M, Suga H: "Energy-wasteful total calcium handling underlies increased O_2 cost of contractility in canine stunned heart"Am J Physiol. (In press).
• [文献書誌] Shimizu J, Araki J, Iribe G, Imaoka T, Mohri S, Hohno K, Matsubara H, Ohe T, Takaki M, Suga H: "Postextrasystolic contractile decay independent of extrasystolic interval and compensatory pause in canine heart"Am J Physiol. (In press).
• [文献書誌] Mitani H, Yamaguchi H, Morita T, Oshima Y, Shimizu J, Ito H, Araki J, Takaki M, Sano S, Suga H: "Effective arterial elastance (Ea) of irregular beats during atrial fibrillation in canine left ventricle"Jpn J Physiol. (In press).
• [文献書誌] Takasago T, Goto Y, Hata K, Saeki A, Nishioka T, Taylor TW, Iribe G, Mohri S, Shimizu J, Araki J, Suga H: "Mechanoenergetics characterizing oxygen wasting effect of caffeine in canine left ventricle"Jpn J Physiol. (In press).
• [文献書誌] Shimizu J, Araki J, Mizuno J, Lee S, Syuu Y, Hosogi S, Mohri S, Mikane T, Takaki M, Taylor TW, Suga H: "A new integrative method to quantify total Ca^<2+> handling and futile Ca^<2+> cycling in failing hearts." Am J Physiol. 275. H2325-H2333 (1998)
• [文献書誌] Fujii W, Takaki M, Yoshida A, Ishidate H, Ito H, Suga H: "Effects of Intracoronary caffeine on left ventricular mechanoenergetics in Ca^<2+> overload tailing rat Hearts." Jpn J Physiol. 48・5. 373-381 (1998)
• [文献書誌] Suzuki S, Araki J, Morita T, Mohri S, Mikane T, Yamaguchi H, Sano S, Ohe T, Hirakawa M, Suga H: "Ventricular contractility in atrial fibrillation is predictable by mechanical restitution and potentiation." Am J Physiol. 275. H1513-H1519 (1998)