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心筋細胞非線形振動子群の協調と解離:ホロニック振動子の機能破綻と不整脈

研究課題

研究課題/領域番号 19300153
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関北海道大学

研究代表者

河原 剛一  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20125397)

研究分担者 越久 仁敬  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20252512)
研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2009年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2008年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2007年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
キーワード心筋細胞 / 細胞内Ca^<2+>振動 / ATP-purinoceptor系 / 細胞外ATP振動 / 細胞内Mg^<2+>振動 / 非線形振動子 / 負帰還制御系 / ATP-purinocetor系
研究概要

これまで我々は心筋細胞培養系において,心筋細胞内Ca^<2+>振動の細胞間同期に,細胞外情報伝達系であるATP-purinoceptor系が関与している可能性を偶然発見した。本研究では,ラット・培養心筋細胞を実験対象とし,まず蛍光・発光同時計測により,細胞内Ca^<2+>振動にともなって細胞外ATP濃度が振動しているか?もし振動している場合には,2つの振動間の相関ダイナミクスを明らかにする。次に,拍動に伴って細胞質内Mg^<2+>が振動しているかどうかを検証する。さらに,心筋細胞の拍動リズム,細胞質内Ca^<2+>リズム,および細胞質内Mg^<2+>リズム間での相関ダイナミクスを明らかにすること等から,複数振動子(要素)間相互作用,およびそれら振動子間の協調と破綻のメカニズムの解明を目指した。本研究の成果は,以下のようにまとめられる。
(1)心筋細胞内Ca^<2+>濃度変化をfluo-4の蛍光強度,および細胞外ATP濃度変化をluciferin-luciferaseによる発光強度により,蛍光・発光同時計測を行った。その結果,心筋細胞内Ca^<2+>振動と同期して,細胞外ATP濃度が振動している可能性を明らかに出来た。
(2)拍動に伴った細胞内Mg^<2+>濃度変化を,蛍光試薬であるMg-fluo4またはKMG-20によって計測した。その結果,心筋細胞の拍動リズムと同期して,細胞内Mg^<2+>濃度も振動していることを明らかに出来た。
(3)心筋細胞内ではMg^<2+>がATPと錯体を形成しており,細胞内free Mg^<2+>濃度変化は,細胞内ATP濃度変化を反映している可能性がある。このことは,心筋細胞における細胞内Ca^<2+>濃度,細胞内Mg^<2+>濃度および細胞内ATP濃度が,心筋細胞の拍動に伴って振動している可能性

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (28件) (うち査読あり 26件) 学会発表 (10件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Proliferation of neonatal cardiomyocytes by connexin43 knockdown via synergistic inactivation of p38 MAPK and increased expression of FGF12009

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama, D., Kawahara, K.
    • 雑誌名

      Basic Research in Cardiology 104(6)

      ページ: 631-642

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Power-Law stress and creep relaxations of single cells measured by colloidal probe atomic force microscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Hiratsuka, S., Mizutani, Y., Toda, A., Fukushima, N., Kawahara, K., Tokumoto, H., Okajima. T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 48

    • NAID

      210000067323

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible involvement of extracellular ATP-P2Y purinoceptor signaling in ischemia-induced tolerance of astrocytes in culture2009

    • 著者名/発表者名
      Iwabuchi, S., Kawahara, K.
    • 雑誌名

      Neurochemical Research 34(9)

      ページ: 1542-1554

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The number distribution of complex shear modulus of single cells measured by atomic force microscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Hiratsuka, S., Mizutani, Y., Tsuchiya, M., Kawahara, K., Tokumoto, H., Okajima, T.
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy 109

      ページ: 937-941

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen-glucose deprivation-induced enhancement of extracellular ATP-P2Y purinoceptors signaling for the propagation of astrocytic calcium waves2009

    • 著者名/発表者名
      Iwabuchi, S., Kawahara, K.
    • 雑誌名

      BioSystems 96

      ページ: 35-43

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 互いに孤立した心筋細胞の同期現象 : 細胞間情報伝達の新しいメカニズム2009

    • 著者名/発表者名
      河原剛一
    • 雑誌名

      心電図 29 Suppl. 5

    • NAID

      10026293308

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Oxygen-glucose deprivation-induced enhancement of extracellular ATP-P2Y purinoceptors signaling for the propagation of astrocytic calcium waves.2009

    • 著者名/発表者名
      Iwabuchi, S.
    • 雑誌名

      BioSystoms 96

      ページ: 35-43

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The number distribution of complex shear modulus of single cells measured by atomic force microscopy.2009

    • 著者名/発表者名
      Hiratsuka, S.
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy 109

      ページ: 937-941

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible involvement of extracellular ATP-P2Y purinoceptor signaling in ischemia-induced tolerance of astrocytes in culture.2009

    • 著者名/発表者名
      Iwabichi, S.
    • 雑誌名

      Neurochemical Research 34

      ページ: 1542-1554

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhythmic fluctuations in the concentration of intracellular Mg^<2+> in association with spontaneous rhythmic contraction in cultured cardiac myocytes2008

    • 著者名/発表者名
      Kawahara, K., Sato, R., Iwabuchi, S., Matsuyama, D.
    • 雑誌名

      Chronobiology International 25(6)

      ページ: 868-881

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elasticity of living cells on a microarray during the early stages of adhesion measured by atomic force microscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Mizutani, Y., Tsuchia, M., Hiratsuka, S., Kawahara, K., Tokumoto, H., Okajima, T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47(7)

      ページ: 6177-6180

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Maintenance and characterization of spontaneous contraction rhythm in cultured cardiac myocytes fused with cardiac fibroblasts2008

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama, D., Kawahara, K.
    • 雑誌名

      BioSystems 92

      ページ: 226-232

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neuron is the primary target of Ca^<2+> paradox-type insult-induced cell injury in neuron/astrocyte co-cultures2008

    • 著者名/発表者名
      Kosugi, T., Kawahara, K., Tanaka, M., Watanabe, Y., Inanami, O.
    • 雑誌名

      Neurochemistry International 52(4-5)

      ページ: 887-896

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changes in the Proliferation activity and spontaneous contraction rhythm of terminally differentiated cardiac myocytes by co-treatment with FGF1 and an inhibitor of p38 MAP Kinase2008

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama, D., Kawahara, K.
    • 雑誌名

      The 22nd SICE Symposium on Biological and Physiological Engineering, Harbin, China, January 13-14, 2008. (Proceedings of the International Symposium on Biological and Physiological Engineering)

      ページ: 337-338

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhythmic fluctuations in intracellular Mg2+ in spontaneously beating cultured cardiac myocytes2008

    • 著者名/発表者名
      Kawahara, K., Sato, R., Matsuyama, D., Iwabuchi, S
    • 雑誌名

      Proceedings of the NBC 2008

      ページ: 264-267

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neuron is the primary target of Ca^<2+> paradox-type insult-induced cell injury in neuron / astrocyte co-cultures2008

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kosugi
    • 雑誌名

      Neurochemistry International 52

      ページ: 887-896

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Maintenance and characterization of spontaneous contraction rhythm in cultured cardiac myocytes fused withcardiac fibroblasts2008

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuyama
    • 雑誌名

      BioSystems 92

      ページ: 226-232

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhythmic fluctuations in the concentration of intracellular Mg^<2+> in association with spontaneous, rhythmic contraction in cultured cardiac myocytes2008

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawahara
    • 雑誌名

      Chronobiology International 25

      ページ: 868-881

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluctuations in the concentration of extracellular ATP synchronized with intracellular Ca2+ oscillatory rhythm in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Kawahara, K., Nakayama, Y.
    • 雑誌名

      Chronobiology International 24(6)

      ページ: 1035-1048

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changes in the fluctuation of the contraction rhythm of spontaneously beating cardiac myocytes in cultures with and without cardiac fibroblasts2007

    • 著者名/発表者名
      Hachiro, T., Kawahara, K., Sato, R., Yamauchi, Y., Matsuyama, D.
    • 雑誌名

      BioSystems 90

      ページ: 707-715

    • NAID

      120000951583

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preconditioning-induced changes in the spontaneous calcium oscillations for the development of neuronal ischemic tolerance in neuron/astrocyte co-culture2007

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, M., Kawahara, K., Kosugi, T., Yamada, T., Mioka, T.
    • 雑誌名

      Neurochemical Research 32

      ページ: 988-1001

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible involvement of ATP-purinoceptor signaling in the intercellular synchronization of intracellular Ca2+ oscillation in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Nakayama, Y., Kawahara, K., Hachiro, T., Yamauchi, Y., Yoneyama, M.
    • 雑誌名

      BioSystems 90

      ページ: 179-187

    • NAID

      120000966384

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extracellular ATP-purinoceptor signaling for the intercellular synchronization of intracellular calcium oscillation in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Kawahara, K., Nakayama, Y.
    • 雑誌名

      IFMBE Proceedings Volume 16

      ページ: 537-540

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible involvement of nitric oxide in the suppression of the release of cellular ATP during ischemia in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Kawahara, K., Hachiro, T., Matsuyama, D.
    • 雑誌名

      New Horizons in Coronary Artery Disease

      ページ: 79-82

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 心筋細胞内Ca2+振動の細胞間同期と自動能 : その新しいメカニズム2007

    • 著者名/発表者名
      河原剛一
    • 雑誌名

      臨床と研究 84(3)

      ページ: 441-444

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Fluctuations in the concentration of extracellular ATP synchronized with intracellular Ca^<2+> oscillatory rhythm in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawahara
    • 雑誌名

      Chronobiology International 24

      ページ: 1035-1048

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changes in the fluctuation of the contraction rhythm of spontaneously beating cardiac myocytes in cultures with and without cardiac fibroblasts2007

    • 著者名/発表者名
      Takeru Hachiro
    • 雑誌名

      BioSystems 90

      ページ: 707-715

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible involvement of ATP-purinoceptor signaling in the intercellular synchronization of intracellular Ca^<2+> oscillation in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Yukako Nakayama
    • 雑誌名

      BioSystems 90

      ページ: 179-187

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of a new in vitro model of Brain Ischemia by focal photolysis of a caged glutamate in neuron and glia cocultures.2009

    • 著者名/発表者名
      Iwabuchi, S.
    • 学会等名
      XXXVI International Congress of Physiological Sciences
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2009-07-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Sublethal ischaemia enhances the expression of glucose transporter 3 in cultured astrocytes2009

    • 著者名/発表者名
      Iwabuchi, S., Kawahara, K.
    • 学会等名
      19th Annual Meeting of the European Neurological Society
    • 発表場所
      Milano
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 低出力超音波パルス刺激が線維芽細胞遊走能に与える影響について2009

    • 著者名/発表者名
      岩淵禎弘, 松山大輔, 河原剛一
    • 学会等名
      第48回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 互いに孤立した心筋細胞の同期現象 : 細胞間情報伝達の新しいメカニズム2008

    • 著者名/発表者名
      河原剛一
    • 学会等名
      第23回犬山不整脈カンファレンス
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2008-08-30
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Rhythmic fluctuations in intracellular Mg^<2+> in spontaneously beating cultured cardiac myocytes2008

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawahara
    • 学会等名
      14^<th> Nordic-Baltic Conference on Biomedical Engineering and Medical Physics (NBC 2008)
    • 発表場所
      Reval Hotel Latvia, Riga (Latvia)
    • 年月日
      2008-06-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Elasticity of Cardiac Cells on a Microarray under Oxidative Stress Measured by Atomic Force Microscopy. Y. Mizutani, M. Tsuchiya, S. Hiratsuka, K. Kawahara, H. Tokumoto, and T. Okajima2008

    • 著者名/発表者名
      Mizutani, Y., Tsuchiya, M., Hiratsuka, S., Kawahara, K., Tokumoto, H., Okajima, T.
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference Seattle '08, Seattle, WA, U.S.A.
    • 発表場所
      International Scanning Probe Microscopy Conference Seattle Meeting program
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 虚血・再灌流によるグリア細胞間カルシウム情報伝達機構の変化2008

    • 著者名/発表者名
      岩淵禎弘, 河原剛一
    • 学会等名
      第47回生体医工学会大会
    • 発表場所
      生体医工学
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Extracellular ATP-purinoceptor signaling for the intercellular synchronization of intracellular calcium oscillation in cultured cardiac myocytes2007

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawahara
    • 学会等名
      MEDICON 2007
    • 発表場所
      University of Ljubljana, Ljubljana (Slovenia)
    • 年月日
      2007-06-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Force measurements of microarray living cells2007

    • 著者名/発表者名
      Mizutani, Y., Tsuchiya, M., Hiratsuka, S., Kawahara, K., Tokumoto, H., Okajima, T.
    • 学会等名
      Proceedings of the 15^<th> International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM15)
    • 発表場所
      Atagawa, Japan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 異種細胞融合による終末分化心筋細胞・細胞周期リエントリーの可能性2007

    • 著者名/発表者名
      松山大輔, 河原剛一
    • 学会等名
      生体医工学
    • 発表場所
      第46回生体医工学会大会, 仙台
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] ホームページ等

    • URL

      http://cell-c.ist.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://cell-c.ist.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://cell-c.ist.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://cell-c.ist.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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