心臓興奮伝播ダイナミクスとその破綻による致死性不整脈発生機構の統合的解明

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 統合的多階層生体機能学領域の確立とその応用
• 研究課題/領域番号: 22136010
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 本荘 晴朗 名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (70262912)
• 研究分担者: 佐久間 一郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50178597) ; 神谷 香一郎 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (50194973)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 心臓電気生理 / 不整脈 / 興奮伝播

研究実績の概要

本研究では、心臓における興奮伝播を定量的に解析するとともに、その破綻による不整脈発生機構について、活動電位光学マッピングを用いた動物実験と数理シミュレーションにより明らかにすることを目的とする。今年度の研究では、病態心臓における心筋興奮伝播の変化と不整脈発生基質について研究を行った。
1. 持続性心房細動：ヒツジ摘出心の心内膜/心外膜面同時マッピング実験により、ペーシング誘発持続性心房細動は、左心房の櫛状筋辺縁領域に投錨したI型フィラメント3次元興奮旋回（scroll wave）により維持されることが明らかになった。数理モデル・シミュレーションでは、scroll wave定在化の機序は、scrollフィラメントの3次元ダイナミクスと、壁厚の薄い心房筋における伸展活性化チャネルの活性化により説明されることが示された。
2. 急性心筋梗塞：ウサギ冠動脈結紮による急性心筋虚血に伴って発生する心室細動/頻拍では、虚血境界領域における巣状興奮と機能的リエントリーが重要な役割を果たすことが示された。遅延Na電流と遅延整流K電流(IKr)を遮断するranolazineは、巣状興奮とリエントリーの両者を抑制し、心室細動/頻拍の停止を促した。
3. Electrical stormモデル：心筋胎児型遺伝子発現が亢進しているdn-NRSF遺伝子改変マウスでは、心室筋再分極予備能低下による早期後脱分極の発生と、興奮伝導速度低下による機能的エントリーの形成により、心室頻拍/細動が高率に発生する。レニン・アンジオテンシン系の持続的な抑制は、病態の進展に伴う興奮伝導速度低下を改善し、エントリーによる頻拍/細動の持続を抑制することが判明した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Optical mapping with a precise image registration to observe late phase 3 EAD (2015)
  • 著者名/発表者名: Hernandez I, Arafune T, Shibata N, Yamazaki M, Honjo H, Sakuma I
  • 雑誌名: Journal of Medical and Bioengineering 巻: 4 ページ: 41-46
  • DOI: 10.12720/jomb.4.1.40-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of gradients in membrane properties and electrical coupling in sinoatrial node pacing (2014)
  • 著者名/発表者名: InadaS, Zhang H, TellezJO, ShibataN, Nakazawa K, Kamiya K, Kodama I, Mitsui K, Dobrzynski H, Boyett MR, Honjo H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 4 ページ: e94565
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094565
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The role of gap junctions in stretch-induced atrial fibrillation (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda N, Yamamoto M, Honjo H, Kodama I, Kamiya K
  • 雑誌名: Cardiovascular Research 巻: 104 ページ: 364-370
  • DOI: 10.1093/cvr/cvu202.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous optical mapping system of endocardial and epicardial excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada T, Arafune T, Yamazaki M, Honjo H, Shibata N, Sakuma I
  • 雑誌名: IEEE Eng Med Biol Soc 巻: - ページ: 2853-2856
  • DOI: 10.1109/EMBC.2014.6944218
• [雑誌論文] 心筋リモデリングと不整脈発生基盤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本荘晴朗
  • 雑誌名: 心電図 巻: 34 ページ: 37-44
• [雑誌論文] Rotorと心房細動－光学マッピングシステムを用いた実験的検討― (2014)
  • 著者名/発表者名: 山﨑正俊
  • 雑誌名: 心電図 巻: 34 ページ: 82-87
• [学会発表] 心筋活動電位と細胞内Ca2+シグナル同時光学マッピングシステムを用いた不整脈解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 立柳紀林, 荒船龍彦, 野口展士, 柴田仁太郎, 小川貴史, 山﨑正俊, 本荘晴朗, 神谷香一郎, 本間章彦, 舟久保昭夫
  • 学会等名: 第24回ライフサポート学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-06
• [学会発表] Effects of calmodulin kinase inaatrial fibrillation caused by atrial stretch (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda N, Ogawa T, Kamiya K, Honjo H, Yamazaki M, Niwa R
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-11-01
• [学会発表] 心筋細胞内Ca2+空間的不均一性によるマイクロリエントリー経路形成の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 立柳紀林, 野口展士, 荒船龍彦, 柴田仁太郎, 佐久間一郎, 山﨑正俊, 本荘晴朗, 神谷香一郎, 本間章彦, 舟久保昭夫
  • 学会等名: 第30回心電情報処理ワークショップ
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [学会発表] Role of renin-angiotensin system on the lethal arrhythmias in a transgenic mouse model with reactivation of the fetal gene program (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki M, Honjo H, Nakagawa Y, Ueda N, Niwa R, Ogawa T, Kodama I, Kamiya K, Kuwahara K
  • 学会等名: The Joint Meeting of The 29th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society, The 31st Annual Scientific Meeting of the Japanese Society of Electrocardiology
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] The role of gap junctions in atrial fibrillation induced by acute stretch (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda N, Ogawa T, Niwa R, Yamazaki M, Honjo H, Kodama I, Kamiya K
  • 学会等名: The 31st Annual Scientific Meeting of the Japanese Society of Electrocardiology
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] Inada S, Shibata N, Mitsui K, Honjo H, Kamiya K, Kodama I, Nakazawa K: Evaluating excitation conduction between sinoatrial node and right atrium with a safety factor -A Simulation Study- (2014)
  • 著者名/発表者名: Inada S, Shibata N, Mitsui K, Honjo H, Kamiya K, Kodama I, Nakazawa K
  • 学会等名: The Joint Meeting of The 29th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society, The 31st Annual Scientific Meeting of the Japanese Society of Electrocardiology
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] 光学計測を用いた右心房壁における自動能興奮伝播計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真子翔太, 原田匠, 神谷香一郎, 本荘晴朗, 山﨑正俊, 柴田仁太郎, 荒船龍彦, 佐久間一郎
  • 学会等名: 第29回日本不整脈学会学術大会・第31回日本心電学会学術集会合同学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] 心房伸展による心房細動発生のメカニズムとカルモジュリン依存性蛋白キナーゼの関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植田典浩, 小川貴史, 丹羽良子, 山﨑正俊, 本荘晴朗, 神谷香一郎
  • 学会等名: 第27回東海心血管再生代謝研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-06-27 – 2014-06-27
• [学会発表] 細胞内Ca2+ pocket誘導Ca2+バースト現象によるスパイラルリエントリ発生の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒船龍彦, 舟久保昭夫, 柴田仁太郎, 佐久間一郎, 櫛山泰規, 山崎正俊, 本荘晴朗, 神谷香一郎
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-26
• [学会発表] Prevention of venticular reentrant activity in a transgenic mouse model with sudden cardiac death by aliskiren (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki M, Honjo H, Nakagawa Y, Yamada C, Kodama I, Kamiya K
  • 学会等名: Cardiostim 2014
  • 発表場所: Nice, Frans
  • 年月日: 2014-06-21 – 2014-06-24
• [学会発表] 急性心筋虚血に伴う心室不整脈の発生機序: ウサギ摘出潅流心の活動電位光学マッピングによる検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川貴史, 本荘晴朗, 櫛山泰規, 山﨑正俊, 丹羽良子, 植田典浩, 神谷香一郎
  • 学会等名: 第34回日本ホルター・ノンインベイシブ心電学研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-06-07 – 2014-06-07
• [図書] Cardiac Electrophysiology: From Cell to Bedside 6th Edition (2014)
  • 著者名/発表者名: Kalifa J, Avula UMR, Yamazaki M
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: ELSEVIER SAUNDERS