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心筋ミオグロビンの新しい機能

研究課題

研究課題/領域番号 12670036
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生理学一般
研究機関山形大学

研究代表者

高橋 英嗣  山形大学, 医学部, 助教授 (30206792)

研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2001年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2000年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワード心臓 / 酸素 / ミトコンドリア / 画像処理 / 低酸素 / 虚血 / 心肥大 / 拡散 / ミオグロビン / 活性酸素 / 再灌流
研究概要

今回の研究では、過去に科学研究費補助金を用い開発した細胞内酸素濃度およびミトコンドリア代謝の超高解像度画像化システムを用い(1)果たして心筋細胞内部の酸素拡散がミトコンドリアの好気的代謝を制限する要因となり得るか、(2)もしそうならばミトコンドリアのエネルギー産生は、どのようにして拡散性酸素供給の不足に適応するのか、(3)そのとき細胞質に存在するミオグロビンはどのような生理的機能を果たすのか、を追求した。
その結果、ラット心室筋細胞内部では、酸素拡散はミオグロビンにより加速されるものの、その速度は当初予想されていたよりはるかに緩慢で、細胞(ミトコンドリア)の酸素需要が中等度増加した際には、拡散による酸素供給が追いつかなくなり、細胞の中心部分に酸素不足領域(hypoxic core)が形成されることを画像化することができた。このhypoxic coreは、ミトコンドリアの好気的代謝を抑制し、細胞中心部に代謝制限領域(anoxic core)を形成するおそれがあるが、正常なミトコンドリアにおいては、その内因性制御機構(呼吸調節)により、anoxic coreの形成が回避され得ることを明らかにした。
これらの結果は、特に心肥大が心不全の転帰をたどるメカニズムを理解する上で意義深い。すなわち種々の容積あるいは圧負荷に対する生理的代償として心筋細胞の肥大がおこるが、これは毛細血管から細胞中心部までの酸素拡散距離を拡大し、細胞中心部にhypoxic coreを形成する。これは細胞のエネルギー産生に対し潜在的な脅威となる。このことに加え、肥大心筋で報告されているミトコンドリア呼吸調節の異常により、正常心筋では回避され得るanoxic coreの形成が加速され、最終的には、心筋に不可逆的なエネルギー不足が生じるものと予想される。以上のメカニズムの実験的検証が今後の課題である。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] Takahashi E, Endoh H, Doi K: "Visualization of myoglobin facilitated mitochondrial O_2 delivery in a single isolated cardiomyocyte"Biophys J. 78. 3252-3259 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi E, Endoh H, Ishikawa M, Kishi M, Doi K: "Effect of myoglobin inactivation on intracellular gradients of NADH fluorescence at critical mitochondrial oxygen supply"Appl Cardiopulmonary Pathophysiol. 9. 368-373 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Endoh H, Doi K, Takahashi E: "Improved cardiac contractile functions in hypoxia-reoxygenation in rats treated with low concentration Co^<2+>"Am J Physiol. 279. H2713-H2719 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高橋英嗣, 土井勝彦: "単一心筋細胞内部に形成される酸素欠乏領域"心筋の構造と代謝. 23. 213-218 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi T, Saito H, Hiroi M, Doi K, Takahashi E: "Effects of aging on inositol 1,4,5-triphosphate-induced Ca^<2+> release in unfertilized mouse oocytes"Mol Reprod Dev. 55. 299-306 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirano H, Takahashi E, Doi K, Watanabe Y: "Role of intracellular calcium in fatigue in single skeletal muscle fibers isolated from the rat"Pathophysiol. 6. 211-216 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高橋英嗣, 土井勝彦(分担執筆): "Q&A運動と遺伝"大修館書店. 259 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi E, Endoh H, Ishikawa M, Kishi M, Doi K: "Effect of myoglobin inactivation on intracellular gradients of NADH fluorescence at critical mitochondrial oxygen supply"Adv Exp Med Biol. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi E, Endoh H, Doi K: "Visualization of myoglobin facilitated mitochondrial O_2 delivery in a single isolated cardiomyocyte"Biophys J. 78. 3252-3259 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi E, Endoh H, Ishikawa M, Kishi M, Doi K: "Effect of myoglobin inactivation on intracellular gradients of NADH fluorescence at critical mitochondrial oxygen supply"Appl Cardiopulmonary Pathophysiol. 9. 368-373 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Endoh H, Doi K, Takahashi E: "Improved cardiac contractile functions in hypoxia-reoxygenation in rats treated with low concentration Co^<2+>"Am J Physiol. 279. H2713-H2719 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi T, Saito H, Hiroi M, Doi K, Takahashi E: "Effects of aging on inositol 1,4,5 triphosphate-induced Ca^<2+> release in unfertilized mouse oocytes"Mol Reprod Dev. 55. 299-306 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirano H, Takahashi E, Doi K, Watanabe Y: "Role of intracellular calcium in fatigue in single skeletal muscle fibers isolated from the rat."Pathophysiol. 6. 211-216 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahashi E., Endoh H., Doi K.: "Visualization of myoglobin facilitated mitochondrial O_2 delivery in a single isolated cardiomyocyte"Biophys J. 78. 3252-3259 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi E., Endoh H., Ishikawa M., Kishi M., Doi K.: "Effect of myoglobin inactivation on intracellular gradients of NADH fluorescence at critical mitochondrial oxygen supply"Appl Cardiopulmonary Pathophysiol. 9. 368-373 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Endoh H., Doi K., Takahashi E.: "Improved cardiac contractile functions in hypoxia-reoxygenation in rats treated with low concentration Co^<2+>"Am J Physiol. 279. H2713-H2719 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋英嗣, 土居勝彦: "単一心筋細胞内部に形成される酸素欠乏領域"心筋の構造と代謝. 23. 213-218 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi T., Saito H., Hiroi M., Doi K., Takahashi E.: "Effects of aging on inositol 1,4,5-triphosphate-induced Ca^<2+> release in unfertilized mouse oocytes"Mol Reprod Dev. 55. 299-306 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hirano H., Takahashi E., Doi K., Watanabe Y.: "Role of intracellular calcium in fatigue in single skeletal muscle fibers isolated from the rat"Pathophysiol. 6. 211-216 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋英嗣, 土居勝彦(分担執筆): "Q&A 運動と遺伝"大修館書店. 259 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi E: "Visualization of myoglobin facilitated mitochondrial O_2 delivery in a single isolated cardiomyocyte."Biophys J. 78. 3252-3259 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋英嗣: "分子生物学と運動 Q&A(分担執筆)"大修館書店(印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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