心筋イオンチャネルの分化に対する各種環境素因の影響

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07407073
• 研究種目: 一般研究(A)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 外山 淳治 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (20023658)
• 研究分担者: 山崎 喜代子 西南学院大学, 文学部, 教授 (20192396) ; 神谷 香一郎 名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (50194973) ; 児玉 逸雄 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (30124720) ; 山村 英樹 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (40034003)
• キーワード: 中胚葉イオンチャネル / 分化 / コミットメント / 成長因子 / 培養心筋

研究概要

マウス胎生7.5日胚、7.25日胚から胚性中胚葉を単離培養し、心筋分化成立過程を検討した。自発収縮能出現の有無を観察するとともに、心筋に特異的な遺伝子の発現をRT-RCR法により検索し、心筋収縮蛋白を蛍光抗体法にて染色することにより評価した。胎生7.5日胚の単離胚性中胚葉では、培養48時間以内に、全例に自発収縮、心筋特異的遺伝子および収縮蛋白の発現を認め、心筋の分化を示した。これは、近位内胚葉との相互作用や培養液中の因子には依存せず、7.5日胚中胚葉の心臓予定域がこの時点で心筋へコミットメントすることが明らかとなった。次に、近位内胚葉を除去した胎生6.75日胚を培養し、びあよう液中に種々の増殖因子を加えて心筋分化に対する影響を検討した。TGF superfamily増殖因子添加培養では自発収縮能や心筋特異的遺伝子発現の一部に欠如が見られた。TGF superfamily増殖因子よりも血小板由来増殖因子や線維芽細胞増殖因子が心筋分化を促進することが判明した。
新生児ラット培養心筋細胞を用いた実験では、培養経過中のイオン電流の発育分化が明らかとなり、慢性低酸素状態におかれた培養細胞はイオン電流(主にI_<to>電流)の分化が遅延もしくは逆分化(Dedifferentiation)を遂げる可能性が示唆された。出生後の心筋においても、イオン電流毎に分化の様式が異なることを発見した。
以上、胎生期において心筋へのコミットメントの時期、これにいたる成長因子や細胞間の相互作用について培養系の決定、RT-PCRによる遺伝子発現の解析、心筋収縮蛋白の蛍光抗体染色の方法を確立し、新しい知見を得ることができた。また、生後の心筋も、環境素因に呼応してその発育分化を遂げることが明らかにできた。ただし、当科学研究費補助金の交付決定から今日までわずか4ケ月であり、主たる購入装置である自動インジェクション装置は納入された直後である。したがって、当初予定していたmRNA注入による遺伝子機能発現に関する一連の研究は始まったばかりである。

研究成果

• [文献書誌] Toyama J,Sugiura H,Kamiya K,Kodama I,Terasawa M and Hidaka H: "Ca2+-calmodulin mediated modulation of the electrical coupling of ventricular myocytes isolated from guinea pig heart." J.Mol.Cell.Cardiol.26. 1007-1015 (1994)
• [文献書誌] Taniguchi A,Toyama J.Kodama I,Anno T,Shirakawa M and Usui S: "Inhomogeneity of cellular activation time and Vmax in normal myocardial tissue under electrical field stimulation." Am.J.Physiol.267. H694-H705 (1994)
• [文献書誌] Watanabe E,Honjo H,Anno T,Boyett MR,Kodama I,Toyama J:"Modulation of pacemaker activity of sinoatrial node cells by electrical load imposed by an atrial cell model." Am J Physiol. 269. H1735-H1742 (1995)
• [文献書誌] Arai A,Kodama I,Toyama J: "Roles of C1-channels and Ca2+ mobilization in the stretch-induced increase of SA node pacemaker activity." Am J Physiol in press. (1995)
• [文献書誌] Ohsugi M,Yamamura H,Semba R and Hideka H: "Immunocytochemical detection of Ca2+-dependent subspoecies ot protein kinase C in mouse embryos before and during compaction." The Histochemical Journal. 26. 641-643 (1994)
• [文献書誌] Kodama I,Suzuki R,Maruyama K,Toyama J: "Electrophysiological effects of SD-3212,a new antiarrhythmic agent with vasodilating action,on guinea pig ventricular cells." Br.J.Pharmacol.114. 503-509 (1995)
• [文献書誌] Toyama J,Kodama I,Kamiya K,Anno T: "Modes of sodium channel blocking action of class I drugs. In Electropharmacological control of cardiac arrhythmias" Singh BN,Wellens HJJ,Hiraoka M (eds) Futura Publishing Company,Inc.,NY, 746 (1994)