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心筋過伸展によるメカノストレスがミトコンドリア内膜破壊をきたす分子機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K19435
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
研究機関東京慈恵会医科大学

研究代表者

草刈 洋一郎  東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (80338889)

研究分担者 三尾 寧  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (00266686)
立花 利公  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (80163476)
岩本 武夫  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (90568891)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードミトコンドリア / 心筋 / 張力 / 過伸展 / 乳頭筋 / 心筋過伸展 / メカノストレス
研究成果の概要

心筋過伸展でミトコンドリア内部が空砲化(内膜崩壊)する機序を調べた。ラット右室乳頭筋を用い、20%過伸展させ、電子顕微鏡観察を行った。条件を、1)過伸展解除、2)外液Ca濃度変化、3)ミトコンドリア膜に存在する小さな孔(mPTP)の開口阻害、と変化させ、それぞれ確認した。過伸展による内膜崩壊は数分で発症するが、過伸展解除しても内膜崩壊は抑制・回復はされなかった。外液Ca濃度に依存する可能性は低かった。mPTP開口阻害で、内膜崩壊が20%程度抑制される可能性が示唆された。これらの結果から、過伸展によるミトコンドリア内部崩壊はミトコンドリア膜を介したCa流入が一つの原因であることが考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで経験的に知られていた心筋過伸展の分子メカニズムの一部を解明した。今後は病態時心筋の過伸展による影響を検討する。このことは、心不全の発症メカニズムを探る貴重なデータになると確信している。過伸展による微細形態構造変化への影響は未知な部分が多いため、今後の研究で心不全治療や抑制を来す、新たなターゲットとなる分子機構や創薬に繋がると思われる。心移植になる前の予防にも重要であると考える。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書

研究成果

(8件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Posttranslational modifications of mitochondrial fission and fusion proteins in cardiac physiology and pathophysiology2019

    • 著者名/発表者名
      Adaniya Stephanie M.、O-Uchi Jin、Cypress Michael W.、Kusakari Yoichiro、Jhun Bong Sook
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      巻: 316

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00523.2018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of mitochondrial Ca2+ homeostasis in cardiac muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Cao Jessica L.、Adaniya Stephanie M.、Cypress Michael W.、Suzuki Yuta、Kusakari Yoichiro、Jhun Bong Sook、O-Uchi Jin
    • 雑誌名

      Arch Biochem Biophys.

      巻: 663 ページ: 276-287

    • DOI

      10.1016/j.abb.2019.01.027

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pyruvate dehydrogenase activation precedes the down-regulation of fatty acid oxidation in monocrotaline-induced myocardial toxicity in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Nakai Gaku、Shimura Daisuke、Uesugi Ken、Kajimura Ichige、Jiao Qibin、Kusakari Yoichiro、Soga Tomoyoshi、Goda Nobuhito、Minamisawa Susumu
    • 雑誌名

      Heart Vessels.

      巻: 34 ページ: 545-555

    • DOI

      10.1007/s00380-018-1293-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Vitamin B1 pretreatment prevents cardiac mitochondrial morphology from ischemia/reperfusion injury.2019

    • 著者名/発表者名
      Kusakari Y, Nishioka N, Tanihata J, Minamisawa S.
    • 学会等名
      The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acute Overstretch Causes Abrupt Inner Mitochondrial Collapsing of Rat Papillary Muscles.2019

    • 著者名/発表者名
      Nishioka N, Kusakari Y, Tanihata J, Minamisawa S.
    • 学会等名
      The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acute and Transient Overstretch Destructed Inner Mitochondrial Membrane Without Subsequent Cardiac Dysfunction in Rat Hearts.2019

    • 著者名/発表者名
      Naritomo NISHIOKA, Hiroki BOCHIMOTO, Ping Yu XIONG, Shunsuke BABA, Jun TANIHATA, Susumu MINAMISAWA, Yoichiro KUSAKARI.
    • 学会等名
      American Heart Association's Scientific Sessions
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acute Diastolic Overstretch Causes Abrupt Inner Mitochondrial Collapsing of Isolated Rat Papillary Muscle.2018

    • 著者名/発表者名
      Nishioka N, Kusakari Y, Tanihata J, Minamisawa S.
    • 学会等名
      AHA Scientific Sessions 2018.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 心筋ストレスか誘導する心組織の形態機能変化.2018

    • 著者名/発表者名
      草刈 洋一郎、西岡 成知、谷端 淳、南沢 享.
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「心臓・血管系の頑健性と精緻な制御を支える分子基盤の統合的解明」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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