自律分散システムとしてみた心臓ペ-スメ-カ-領域の機能的構成に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02248205
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 神野 耕太郎 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (40025630)
• 研究分担者: 酒井 哲郎 東京医科歯科大学, 医学部, 講師 (40153845) ; 廣田 秋彦 東京医科歯科大学, 医学部, 助教授 (50156717)
• キーワード: 膜電位感受性色素 / 光学的測定 / 初期胚 / 心臓 / ペ-スメ-カ- / 心リズム

研究概要

膜電位感受性色素を用いた細胞電気活動の多領域同時測定法を個体発生初期の鶏胚心臓に適用し、心臓ペ-スメ-カ-機能形成の初期過程を追跡した。
ふ卵約30ー36時間の7ー9体節期の鶏胚から得られた拍動開始以前の幼弱な心臓の自発性膜電位変化を色素の吸光変化として光学的に多数の領域から同時測定した。活動電位伝播パタ-ンの解析により、ペ-スメ-カ-領域のマッピングを行い、その面積と形、およびその位置の個体発生の進行にともなう発達を調べた。その結果、ペ-スメ-カ-領域は、この時期を通じてほぼの円形を示し、大きさも1200ー3000μm^2と個体差はみられたが、系統的な変化はみられないことが明らかにされた。これに対し、ペ-スメ-カ-領域の位置には特徴的な変化がみられ、7体節期ー8体節期中期には左または右の心室部に存在していたペ-スメ-カ-領域は、9体節期に入ると、左心房原基に局在するようになり、9体節期後期にはさらに静脈洞原基近傍へ向かって移動してゆくことが明らかにされた。
このようなペ-カメ-カ-領域の決定に深く関われるものとして、ペ-スメ-カ-電位の発現部位とその空間分布について発達段階を追った詳細なマッピングを行い、その結果、ペ-スメ-カ-電位の最も急峻な領域がペ-スメ-カ-領域として機能して心臓全体のリズムを支配していることが明らかになった。このことから、ペ-スメ-カ-電位の傾きで示される心細胞のリズム能の心臓内での分布、すなわちリズム勾配がペ-スメ-カ-領域の位置とそのリズムを決定するという原則が明らかとなり、「自律分散システム」としての心臓ペ-スメ-カ-機能解析の端緒を切ることができた。

研究成果

• [文献書誌] K.Kamino: "Optical approaches to ontogeny of electrical activity and related functional organization during early heart develpment." Physiological Reviews. 71. 53-91 (1991)
• [文献書誌] K.Kamino: "Optical indications of spontaneous electrical activity and functional organization of pacemaking areu in the early embryonic chick heart." Annals of New York Academy of Sciences. 588. 397-400 (1990)
• [文献書誌] K.Kamino: "Optical studies of early developing cardiac and neural activities using voltageーsensitive dyes." Japanese Journal of Physiology. 40. 443-461 (1990)
• [文献書誌] K.Kamino: "Developmental Cavdiology:Morphogenesis and Function" Futura Press,Mount Kisco,N.Y.,USA E.B.Clark,A.Takao編, 732 (1990)
• [文献書誌] 神野 耕太郎: "新生理学大系第7巻:発生・分化の生理学" 医学書院,東京 野々村 禎昭,小幡邦彦 編, 313 (1991)