横紋筋細胞内膜系の三次元画像解析

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04044034
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 石川 春律 群馬大学, 医学部, 教授 (90010058)
• 研究分担者: PEACHEY Lee ペンシルバニア大学, 生物学部, 教授
• キーワード: 横紋筋細胞 / 三次元画像解析 / 横細管系 / 電子顕微鏡 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 光顕・電顕相関法 / 膜オルガネラ / 選択的染色

研究概要

1.三次元画像解析法の開発
カエル骨格筋細胞について横細管系を三次元画像解析するため、ゴルジ銀染色法を試み、横細管系を選択的に染色することができた。樹脂包埋した試料から、1〜3μmの厚い切片を作製、中高圧電子顕微鏡にて立体対写真を撮影し、横細管系の立体観察を行なった。当初の計画通り、この立体対写真について、米国の共同研究者の研究室でコンピュータを用いた三次元画像処理を開始し、定量化のプログラム作成にも着手している。他方、同じ試料は共焦点レーザー顕微鏡の反射モードによる横細管系の可視化が期待されたが、予想通り、その立体的観察に成功した。銀染色により選択的に染色された横細管系はレーザー光をよく反射し、したがって、共焦点レーザー顕微鏡にて断層撮影(光学的切片)ができた。さらに、光学的連続切片像からコンピュータによって三次元構築をすることができた。その像は極めて鮮明であり、横細管系の分布を立体的にたどることができ、筋原線維のZ板のレベルを横走する横細管系の網工平面がラセン配列をとっていることを確認できた。
2.光顕・電顕相関法の開発
培養ニワトリ心筋細胞を用いて、筋原線維形成過程および関連した膜オルガネラの動態を光顕像と電顕像とを相関させて分析した。金製グリッドに支持膜を張り、その上にニワトリ胚心筋細胞や線維芽細胞を培養し、筋原線維に関してはアクチン、ビンキュリンなどを蛍光染色し、膜オルガネラについては、DiOC6,DiIなどの蛍光色素で染色し、共焦点レーザー顕微鏡で観察した。現在、同じ標本をさらに電子顕微鏡で観察し、両像を点対点で対比することを進めている。

研究成果

• [文献書誌] Murakami,T.: "Confocal interference reflection microscopy of cultured cells." Bioimages. 1. 1-10 (1993)
• [文献書誌] Ono,M.: "Association of the actin cytoskeleton with glass-adherent proteins in mouse peritoneal macrophages." Biology of the Cell. 77. 219-230 (1993)
• [文献書誌] Ishikawa,H.: "Immunohistochemical localization of the proteins associated with brain N-type calcium channels." Annals of the New York Academy of Sciences. 707. 376-378 (1993)
• [文献書誌] Fujimaki,N.: "Three-dimensional visualization of the T-system in fixed and embedded frog skeletal muscle fibers by confocal laser reflection microscopy." Bioimages. 1. 167-174 (1993)
• [文献書誌] Fujimaki,N.: "Light-microscopic identification of Golgi staining patterns in embedded blocks of muscle tissue prior for electron microscopy." Proc.51stAnn.Meet.Microsc.Soc.Amer.344-345 (1993)
• [文献書誌] Murakami,T.: "Confocal microscopic 3D visualization of membranous organelles in living cultured fibroblasts." Bioimages. 2. 21-28 (1994)