| 研究課題/領域番号 |
19K22962
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
氏原 嘉洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80610021)
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| 研究分担者 |
毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
西辻 光希 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, スタッフサイエンティスト (60770823)
花島 章 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981)
橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (80341080)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 鳥類 / 心臓 / 心筋細胞 / カルシウム / ウズラ / ラット / 筋小胞体 / バイオメカニクス / 循環生理学 / メカノバイオロジー / 哺乳類 / 両生類 / バイオミメティクス / 比較生理学 / 心不全 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々哺乳類の心筋細胞にはT管膜が存在し、この特殊構造は高い心機能を発揮するのに必要不可欠である。重篤な心不全では、T管膜が崩壊していることが知られているが、その根本的な対策は未明である。
鳥類は、哺乳類と同様に高い心機能を有している。しかし驚くべきことに、哺乳類に必須であるT管膜は、鳥類の心筋細胞には存在しない。そこで本研究では、T管膜の崩壊した重篤な心不全に対する革新的な治療戦略の創出に向け、鳥類の心臓を階層的・多面的な視点で解析し、T管膜なしでも高い心機能を発揮する仕組みを明らかにすることを目指す。従来の哺乳類のみの知見に基づく治療とは根本的に異なる戦略の創出につなげたい。
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| 研究実績の概要 |
昨年度において，ウズラ（鳥類）とラット（哺乳類）から単離した心筋細胞のカルシウム濃度変化を比較した．その結果，鳥類は哺乳類と比較して，収縮を惹起したカルシウム濃度上昇を素早く低下させる能力が高く，その特徴は細胞内カルシウムストアである筋小胞体のカルシウム取り込み能力が高いことに起因することを示唆する実験データを取得した．この結果に対して，2つの方法で追加実験を行った．まず，Fura-2よりもカルシウム濃度変化の時間追従性に優れたカルシウム蛍光指示薬であるFura-4Fを用いて，ウズラとラットの心筋細胞の細胞質におけるカルシウム濃度変化を比較した．Fura-4Fにおいても，Fura-2と同様にウズラの心筋細胞の方がカルシウム濃度低下が速く，ウズラの方が優れたカルシウム排出能力を有していることが示唆された．細胞質からのカルシウムの排出は，主に，筋小胞体カルシウムポンプ（SERCA）による筋小胞体への取り込みとNa+/Ca2+交換体（NCX）による細胞外への排出によって生じる．ウズラとラットの心筋細胞において，細胞全体のNCXのカルシウム輸送能力を比較したところ，ラットの方が輸送能力が高い傾向を示した．このことは，ウズラの迅速なカルシウム排出は，SERCAによる筋小胞体への取り込み能力が高いことに起因することを示唆している．これらの結果は，鳥類の心筋細胞は，筋小胞体へのカルシウム取り込み能力を向上させることで，優れたカルシウム排出能力を獲得したとの仮説を裏付けるものであった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度としては，順調に進展したが，研究期間全体としては，コロナウイルス感染症による影響が大きくやや遅れている．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに，心拍数の近いウズラ(鳥類)とラット（哺乳類）の成体の心筋細胞を比較してきた．今後は，ウズラ心筋細胞が発達・成熟していく過程を調べていく．
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