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In vivoナノイメージングによる心筋興奮収縮連関のメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23300146
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 神経・筋肉生理学
研究機関東京慈恵会医科大学

研究代表者

福田 紀男  東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (30301534)

研究分担者 照井 貴子  東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (10366247)
小比類巻 生  東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (40548905)
栗原 敏  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (90057026)
大槻 磐男  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (70009992)
大山 廣太郎  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (70632131)
連携研究者 石渡 信一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10130866)
樋口 秀男  東京大学, 理学系研究科, 教授 (90165093)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)
2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2012年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2011年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード生理学 / 細胞・組織 / 生体分子 / ナノバイオ / 心筋 / 筋肉生理学 / 分子・細胞生理学 / 分子心臓学 / 生物物理学 / バイオイメージング / ナノバイオシステム / 1分子イメージング・ナノ計測 / 医用物理学 / 生物物理一般 / 生物物理
研究成果の概要

1)ラット培養幼若心筋細胞のZ線にAcGFPを発現させ、収縮の最小単位であるサルコメアの長さ変化を細胞内Ca濃度変化と同時にnm精度で解析できるシステムの構築に成功した。2)ラット培養幼若心筋細胞において、約38℃以上の条件下、高速(~10 Hz)のサルコメア振動(HSOs)が生じることを見出した。3)マウスin vivo心臓において、心筋細胞内ナノ分子情報を抽出できる新たな顕微システムを構築し、サルコメアの動きを高空間・時間分解能で捉えることに成功した。4)Frank-Starling機構について解析し、その程度が細いフィラメントの”on-off”平衡に依存していることを見出した。

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (36件) (うち招待講演 10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] High-frequency sarcomeric auto-oscillations induced by heating in living neonatal cardiomyocytes of the rat2015

    • 著者名/発表者名
      Shintani, S., Oyama, K. Fukuda, N., and Ishiwata, S.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 457 号: 2 ページ: 165-170

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2014.12.077

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sarcomere length nanometry in rat neonatal cardiomyocytes expressed with α-actinin-AcGFP in Z-discs2014

    • 著者名/発表者名
      Shintani, S., Oyama, K., Kobirumaki, F., Shimozawa, F., Ohki, T., Ishiwata, S., and Fukuda, N.
    • 雑誌名

      J. Gen. Physiol.

      巻: 143 号: 4 ページ: 513-524

    • DOI

      10.1085/jgp.201311118

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cardiac thin filament regulation and the Frank-Starling mechanism2014

    • 著者名/発表者名
      Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Inoue, T. Shintani, S., Oyama, K., Terui, T. Minamisawa, S., Ishiwata, S., and Fukuda, N.
    • 雑誌名

      J. Physiol. Sci.

      巻: 64 号: 4 ページ: 221-232

    • DOI

      10.1007/s12576-014-0314-y

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clinical definition and diagnostic criteria for sarcopenia2014

    • 著者名/発表者名
      Udaka J, Fukuda N, Yamauchi H, Marumo K.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine

      巻: 3 号: 3 ページ: 347-352

    • DOI

      10.7600/jpfsm.3.347

    • NAID

      130004972984

    • ISSN
      2186-8123, 2186-8131
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Depressed Frank-Starling mechanism in the left ventricular muscle of the knock-in mouse model of dilated cardiomyopathy with troponin T deletion mutation ΔK2102013

    • 著者名/発表者名
      Inoue T, Kobirumaki-Shimozawa F, Kagemoto T, Fujii T, Terui T, Kusakari Y, Hongo K, Morimoto S, Ohtsuki I, Hashimoto K, Fukuda N
    • 雑誌名

      J Mol Cell Cardiol.

      巻: 63 ページ: 69-78

    • DOI

      10.1016/j.yjmcc.2013.07.001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Qualitative changes in sarcomeric ultrastructure in skeletal muscle atrophy2013

    • 著者名/発表者名
      Udaka J, Fukuda N, Kurihara S, Marumo K
    • 雑誌名

      Bone Joint Nerve

      巻: 3 ページ: 33-38

    • NAID

      40020260964

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 筋萎縮に伴うサルコメアの質的変化2013

    • 著者名/発表者名
      宇高 潤,、福田 紀男、栗原 敏、丸毛 啓史
    • 雑誌名

      Bone Joint Nerve

      巻: 3 ページ: 33-38

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sarcomere imaging by quantum dots for the study of cardiac muscle physiology.2012

    • 著者名/発表者名
      Kobirumaki-Shimozawa, F., Ishiwata, S., et al.
    • 雑誌名

      J. Biomed. Biotech.

      巻: 2012 ページ: 313814-313814

    • DOI

      10.1155/2012/313814

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic heat pulses induce contraction of cardiomyocytes without calcium transients2012

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Oyama
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 417 号: 1 ページ: 607-612

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2011.12.015

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thin filament-reconstituted skinned muscle fibers for the study of muscle physiology.2011

    • 著者名/発表者名
      Higuchi S
    • 雑誌名

      J Biomed Biotechnol.

      巻: 2011 号: 1 ページ: 486021-486021

    • DOI

      10.1155/2011/486021

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sarcomere length-dependent Ca(2+) activation in skinned rabbit psoas muscle fibers : coordinated regulation of thin filament cooperative activation and passive force2011

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, N., Ishiwata, S., et al
    • 雑誌名

      JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES

      巻: 61(6) 号: 6 ページ: 515-523

    • DOI

      10.1007/s12576-011-0173-8

    • NAID

      10030351129

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time measurement of the length of a single sarcomere in rat ventricular myocytes : a novel analysis with quantum dots2011

    • 著者名/発表者名
      Fukuda N, Inoue T, Yamane M, Terui T, Kobirumaki F, Ohtsuki I, Ishiwata S, Kurihara S
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology Cell Physiology

      巻: 301

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] High-frequency sarcomeric auto-oscillations in living cardiomyocytes under hyperthermal conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Shintani, S.A., Oyama, K., Fukuda, N., Ishiwata, S.
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノスケール高速ライブイメージングによるin vivoサルコメア計測2014

    • 著者名/発表者名
      小比類巻生、大山廣太郎、下澤東吾、照井貴子、南沢享、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      第12回ナノ学会大会
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] サルコメア長ナノ計測による心筋細胞内収縮ダイナミクスの系統的解明2014

    • 著者名/発表者名
      新谷正嶺、大山廣太郎、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      第12回ナノ学会大会
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高精度分子イメージングを用いた心臓拍動メカニズムの解析2014

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      革新的分子イメージングで拓く医学新領域
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-04-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-time imaging of single sarcomeres in the mouse heart in vivo2014

    • 著者名/発表者名
      Norio Fukuda
    • 学会等名
      International Symposium on Nanomedicine Molecular Science
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] THERMAL ACTIVATION OF CARDIAC THIN FILAMENTS INDUCES CONTRACTION WITHOUT INTRACELLULAR CA2+ CHANGES: STUDIES WITH CARDIOMYOCYTES AND AN IN VITROMOTILITY ASSAY2014

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Oyama, Shuya Ishii, Tomomi Arai, Seine A. Shintani, Hideki Itoh, Norio Fukuda, Madoka Suzuki, Shin’ichi Ishiwata
    • 学会等名
      米国生物物理学会
    • 発表場所
      San Francisco, Moscone Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SIMULTANEOUS IMAGING OF LOCAL CALCIUM AND SINGLE SARCOMERE LENGTH IN RAT NEONATAL CARDIOMYOCYTES VIA EXPRESSION OF CAMELEON-NANO IN Z-DISCS.2014

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tsukamoto, Kotaro Oyama, Seine A. Shintani, Norio Fukuda, Shin’ichi Ishiwata
    • 学会等名
      米国生物物理学会
    • 発表場所
      San Francisco, Moscone Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] REAL-TIME INTRACELLULAR CALCIUM IMAGING IN THE HEART2014

    • 著者名/発表者名
      Erisa Hirokawa, Kotaro Oyama, Takako Terui, Togo Shimozawa, Shin’ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      米国生物物理学会
    • 発表場所
      San Francisco, Moscone Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SARCOMERE LENGTH NANOMETRY IN CARDIOMYOCYTES EXPRESSEDWITHα-ACTININ-ACGFP IN Z-DISCS2014

    • 著者名/発表者名
      Seine A. Shintani, Kotaro Oyama, Takashi Ohki, Shin’ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      米国生物物理学会
    • 発表場所
      San Francisco, Moscone Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] REAL-TIME IMAGING OF SARCOMERE DYNAMICS IN THE MOUSE HEART IN VIVO.2014

    • 著者名/発表者名
      Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Kotaro Oyama, Akari Mizuno, Takako Terui, Togo Shimozawa, Takashi Ohki, Shin’ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      米国生物物理学会
    • 発表場所
      San Francisco, Moscone Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 局所熱パルス法を用いて細胞の温度感受性を解明する2014

    • 著者名/発表者名
      大山廣太郎 、新谷正嶺、伊藤秀城、石井秀弥、福田紀男、鈴木 団、石渡信一
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速ライブイメージングを用いたマウス in vivo 単一サルコメア計測2014

    • 著者名/発表者名
      小比類巻 生、大山廣太郎、広川恵里沙、下澤東吾、照井貴子、南沢 享、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Yellow Cameleon-Nano を用いたラット幼若心筋細胞のサルコメア長とカルシウムの同時観測2014

    • 著者名/発表者名
      塚本精一、大山廣太郎、新谷正嶺、小比類巻 生、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] α-actinin-AcGFP を Z 線に発現させた心筋細胞におけるサルコメア長のナノ精度計測系2014

    • 著者名/発表者名
      新谷正嶺、大山廣太郎、大木高志、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ストレスファイバー様構造を形成したラット幼若心筋細胞のサルコメア動態の解析2014

    • 著者名/発表者名
      藤井輝之、新谷正嶺、塚本精一、石渡信一、福田紀男 、南沢 享
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生きたマウスの心臓における単一サルコメア長解析2013

    • 著者名/発表者名
      小比類巻生、大山廣太郎、照井貴子、水野紅理、影本達也、下澤東吾、 石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      ナノ学会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] nm 精度のサルコメア収縮動態イメージングによる新規実験系の構築2013

    • 著者名/発表者名
      新谷正嶺、大山廣太郎、大木高志、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      ナノ学会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高精度分子イメージングによる心筋収縮機序解明2013

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      高精度分子イメージングで拓く医学新領域
    • 発表場所
      東京医科歯科大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-resolution analysis of sarcomeric auto-oscillations in rat neonatal cardiomyocytes2013

    • 著者名/発表者名
      Seine A. Shintani, Kotaro Oyama, Shin’ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous imaging of intracellular Ca2+ and sarcomere length in neonatal cardiomyocytes via expression of cameleon-Nano in Z-discs2013

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tsukamoto, Kotaro Oyama, Seine Shintani, Fuyu Kobirumaki , Shin’ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Real-time high-resolution cardiac imaging in vivo2013

    • 著者名/発表者名
      Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Kotaro Oyama, Seine A. Shintani, Erisa Hirokawa, Togo Shimozawa, Takako Terui, Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-time imaging of single sarcomeres in the mouse heart in vivo2013

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      ナノメディシン分子科学国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivoナノイメージングによる心筋収縮機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      東京都、タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-imaging of sarcomeres in the heart in vivo -Basis for Cardiac Nanophysiology and Nanomedicine-2013

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      台湾-日本ナノメディシン研究会
    • 発表場所
      台北
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心筋サルコメアイメージングの試み2012

    • 著者名/発表者名
      照井貴子、小比類巻生、水野紅里、影本達也、下澤東吾、石渡信一、栗原敏、福田紀男
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      長野県松本市
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 幼若ラット心筋細胞におけるサルコメア自励振動(SPOC)特性と電気刺激応答拍動の関係性2012

    • 著者名/発表者名
      新谷正嶺、山根光智、大山廣太郎、栗原敏、石渡信一、福田紀男
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      長野県松本市
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 局所熱パルスはカルシウム濃度上昇を伴わずに心筋細胞の収縮を誘発する2012

    • 著者名/発表者名
      大山廣太郎、水野紅里、新谷正嶺、伊藤秀城、芹澤隆博、福田紀男、鈴木団、石渡信一
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      長野県松本市
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スキンド標本を用いた拡張型心筋症マウスにおける筋長効果減弱のメカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      井上天宏、草刈洋一郎、本郷賢一、森本幸生、大槻磐男、栗原敏、福田紀男
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      長野県松本市
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 心筋会2012

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      心筋の収縮機構に関する最近の知見について -ナノとマクロの融合-
    • 発表場所
      慶應義塾大学(東京)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-time measurement of sarcomere length in the mouse heart in vivo by using α-actinin-GFP2012

    • 著者名/発表者名
      Akari Mizuno, Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Kotaro Oyama, Takako Terui, Erisa Hirokawa, Togo Simozawa, Shin’ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] The effects of disease and aging on human myocardial SPOC2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kagemoto, Mitsunori Yamane, Cristobal G. Dos Remedios, Norio Fukuda, Shin’ichi Ishiwata
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ca2+-independent on-off regulation of a cardiomyocyte by microscopic heat pulses2012

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Oyama, Akari Mizuno, Seine Shintani, Hideki Itoh, Takahiro Serizawa, Norio Fukuda, Madoka Suzuki, Shin’ichi Ishiwata
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Auto-oscillation (SPOC) properties of sarcomeres in rat neonetal cardiomyocytes2012

    • 著者名/発表者名
      Seine Shintani, Kotaro Oyama, Norio Fukuda , Shin'ichi Ishiwata
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 量子ドットを利用した心筋の拍動解析2011

    • 著者名/発表者名
      福田紀男、芹澤隆博、照井貴子、下澤東吾、小比類巻生、影本達也、石渡信一、栗原敏
    • 学会等名
      ナノ学会
    • 発表場所
      北海道札幌市
    • 年月日
      2011-06-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] α-Actinin-GFPを用いたアダルト心筋細胞のサルコメア長計測2011

    • 著者名/発表者名
      小比類巻生、照井貴子、水野紅理、影本達也、下澤東吾、石渡信一、栗原敏、福田紀男
    • 学会等名
      ナノ学会
    • 発表場所
      北海道札幌市
    • 年月日
      2011-06-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 高精度分子イメージングを用いたin vivo心収縮メカニズムの解析

    • 著者名/発表者名
      福田紀男
    • 学会等名
      第21回JSPPPEC ミーティング
    • 発表場所
      東京慈恵会医科大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] メカノバイオロジー(第12章:横紋筋のメカノバイオフィジックス:マクロからミクロへ)2015

    • 著者名/発表者名
      石渡信一、島本勇太、福田紀男
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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