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平滑筋含有臓器にわたる興奮・収縮機構の特殊性普遍性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K19584
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分56:生体機能および感覚に関する外科学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

中山 晋介  名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (30192230)

研究分担者 梶岡 俊一  国際医療福祉大学, 福岡薬学部, 教授 (90274472)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード平滑筋 / 興奮収縮連関 / 細胞内Ca / 多様性 / 共通メカニズム / 細胞内カルシウム / 時空間連携 / 自発性 / 電気的興奮 / 筋収縮
研究開始時の研究の概要

「平滑筋は、ミオシンの軽鎖がリン酸化されることで、細胞内Caによる収縮調節を受ける」と、種々の教科書で説明される。しかし平滑筋は体内の様々な臓器に分布し、多岐にわたる機能を受け持つ。「多様性に富む全身の平滑筋収縮が、太いフィラメント・ミオシンのリン酸化・脱リン酸化の酵素制御だけで調節されるか?」と疑問に感じられる。そこで本研究では、多様性の根底にある張力発生メカニズムを、細いフィラメント・アクチン側での制御の可能性も含め探索する。組織臓器特異的な細胞内Ca濃度の維持・変動もレシオメトリックCa感受性蛍光タンパクで測定し、収縮の特徴及び含有される収縮タンパクの特徴と関連付ける

研究成果の概要

平滑筋は全身の様々な組織臓器に分布し機能に応じた多岐に亘る運動を発生する。例えば、気管支や血管では持続的な収縮により気流・血流を調整する。一方、消化管や子宮では相性収縮を発生する。しかしながら体内の様々な臓器の運動特性に関与する平滑筋の収縮・弛緩とその制御メカニズムについて、現在の医学・生理学の教科書は画一的に説明する。そこで本研究では、多様性の根底にある張力発生メカニズムを、細いフィラメント・アクチン側での制御の可能性も含め探索した。組織臓器特異的な細胞内Ca濃度の維持・変動をレシオメトリックCa感受性蛍光タンパクで測定し、その自発性興奮や収縮の特徴と関連付ける研究を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在の医学・生理学の教科書では、生体の臓器組織において機能に応じた多様な運動を担う平滑筋の興奮・運動特性を画一的なメカニズムで説明する。そこで「多様性の背後には極めて重要な知見が潜む可能性がある」との考えで本研究を行い、方向性を見出すことができた。レシオメトリックCa感受性蛍光タンパクでの計測において、平滑筋細胞内Ca濃度は骨格筋に比べ一般に低かったが、異なる組織臓器間、同じ臓器内の異なる部位で平滑筋Ca濃度に差が認められた。また、特徴的な複合運動を発生する結腸では、その根底には平滑筋自身のCa活動があった。多様な平滑筋サブグループの発現遺伝子と対比することで、新たな予防・治療点が期待できる。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Classification of Pacemaker Dynamics in the Mouse Intestine by Field Potential Microimaging2022

    • 著者名/発表者名
      Iwata, N., Takai, C., Mochizuki, N., Yamauchi, M., Kaji, N., Kasahara, Y., Nakayama, S.
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics X:

      巻: 10 ページ: 1001111-1001111

    • DOI

      10.1016/j.biosx.2022.100111

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ratio-metric measurement of intracellular calcium in visceral muscles via selective expression of a yellow cameleon calcium sensor2022

    • 著者名/発表者名
      Chiho Takai, Naoko Iwata, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Yao Yu, Satoshi Iino, Shinsuke Nakayama
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 364 ページ: 131756-131756

    • DOI

      10.1016/j.snb.2022.131756

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dental pulp stem cells as a therapy for congenital entero-neuropathy.2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshimaru, K., Yamaza, Y., Kajioka, S., Sonoda, S., Yanagi, Y., Matsuura, T., Yoshizumi, J., Oda, Y., Iwata, N., Takai, C., Nakayama, S., Taguchi, T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10077-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Ratio-metric fluorescent Ca2+ sensor revealed the spatial gradient of basal Ca2+ concentration in the stomach of mice2024

    • 著者名/発表者名
      Zhang X, Nakayama S, Iwata N, Takai C
    • 学会等名
      日本生理学会(第101回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Muscular Ca2+ activity and its regulation for the basis of region-specific colonic movement2024

    • 著者名/発表者名
      Nakayama S, Iwata N, Takai C
    • 学会等名
      日本生理学会(第101回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 結腸運動でのペースメーカ間質細胞を含む多種モーターシステム連携について2023

    • 著者名/発表者名
      中山晋介
    • 学会等名
      日本平滑筋学会(第65回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microelectrode array analysis of the inhibitory effect of indole 3 propionic acid on ileal pacemaker activity’2023

    • 著者名/発表者名
      Hossen Md Sajjad、中山晋介、岩田尚子
    • 学会等名
      日本平滑筋学会(第65回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Ratio-metric fluorescent Ca2+ sensor revealed the gradient of basal Ca2+ concentration in the stomach of mice2023

    • 著者名/発表者名
      張馨、中山晋介、岩田尚子、高井千穂
    • 学会等名
      日本神経消化器病学会(第25回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 結腸‘神経原性’運動におけるマルチモータシステムの連携2023

    • 著者名/発表者名
      中山晋介
    • 学会等名
      日本神経消化器病学会(第25回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 内臓筋細胞内Ca濃度の比較研究:レシオ蛍光標準化の手法2023

    • 著者名/発表者名
      中山晋介、高井千穂、岩田尚子
    • 学会等名
      中部日本生理学会(第70回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Multipotent dental pulp stem cells of deciduous teeth improve gastrointestinal function in a murine model of entero-neuropathy2023

    • 著者名/発表者名
      中山 晋介、岩田 尚子、高井 千穂、梶岡 俊一
    • 学会等名
      日本生理学会(第100回、京都)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] NO作動性神経伝達作用を調べるための筋層の輪走・縦走方向収縮の計測2022

    • 著者名/発表者名
      于 尭、中山 晋介、高井 千穂、岩田 尚子
    • 学会等名
      日本生理学会(第99回、仙台)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 電位画像パターン分類により明らかとなった細胞内Ca放出チャネル阻害に特徴的なペースメーカ電気活動時空間連携への効果と深層学習による検証2022

    • 著者名/発表者名
      中山晋介、岩田尚子、Md Sajjad Hossen
    • 学会等名
      日本平滑筋学会(第64回、名古屋)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 電位画像パターン分類により明らかとなった小腸ペースメーカ時空間連携への細胞内Ca放出チャネルが関連する5-HTの効果とその深層学習による検証2022

    • 著者名/発表者名
      岩田尚子、高井千穂、Md Sajjad Hossen Md、木原直大、中山晋介
    • 学会等名
      中部日本生理学会(第69回、豊明)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] 生き物とリズムの辞典2024

    • 著者名/発表者名
      中山晋介
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 歯髄幹細胞による先天性腸神経症の治療 ~多能性幹細胞による腸運動の再生~

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/2022/05/post-252.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-07-05   更新日: 2025-01-30  

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