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1997 年度 研究成果報告書概要

バイオメカニクスのモデルとしての細胞ストレッチングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 08558078
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 細胞生物学
研究機関千葉大学

研究代表者

大日方 昴  千葉大学, 理学部, 教授 (40012413)

研究分担者 伊井 一夫  岩城硝子, ライフサイエンスセンタ, 所長
木村 一郎  早稲田大学, 人間科学部, 教授 (10011595)
松田 良一  東京大学, 大学院・総合文化, 助教授 (90165837)
佐藤 成樹  千葉大学, 理学部, 助手 (40261896)
研究期間 (年度) 1996 – 1997
キーワード機械的ストレス / ストレッチング / 細胞培養 / バイオメカニクス / 筋肥大 / 筋細胞 / アルブミン / アクチン線維
研究概要

培養細胞に反復的な機械的ストレス(ストレッチング)を施す実験システムを確立、これを用いて細胞(特に筋細胞)が機械的なストレス(ストレッチング)に対してどの様に応答し、形態的にどう変化するかを研究した。得られた成果は以下の通りである。
1.薄いシリコン膜上に細胞を培養し、膜を反復伸展させて細胞に機械的なストレスを施す適切な装置の確立のために、種々の条件を検討した。検討した主要な点は、1)反復ストレッチのための駆動を、シンクロナスモーターの使用、マグネットの使用、陰圧による吸引、により行うことのメリット、デメリット、2)顕微鏡観察下でストレッチを行えるシステム、3)滅菌処理に耐える材質、などである。シンクロナスモーターを適用し、顕微鏡観察可能なシステムを作成した。このシステムは受注生産できる段階に到達した。
2.上記の培養細胞ストレッチング装置の適用により以下の成果を得た。
1)培養骨格筋細胞を伸展率10%で数日間反復伸展させると、細胞は肥大し、外液からアルブミンを特異的に取り込み、蓄積することを見いだした。アルブミン蓄積は生理的な意義があると推測している。
2)平滑筋株細胞(A10)を伸展率20%で数時間反復伸展させると、細胞は伸展方向に対して直交する方向で再配列するが、同方向へのアクチン線維の配列が先行することを見出した。またガドリニウム存在下ではアクチンは配向しないことを見出した。
3)遺伝性筋ジストロフィー鶏の培養筋細胞に機械的負荷を施し、筋ジストロフィーの症状(筋細胞の透過性の増大に伴うトリパンブルーなどの色素の細胞内への取り組み、細胞内及び細胞間隔への脂肪滴の蓄積、横紋構造の崩壊)を導くことに成功した。
3.トリ骨格筋細胞の初代培養を無血清培地で行う適切な条件を見出し、アクチピンが筋分化に抑制的に働くことを見出した。
4.個体レベルで細胞に機械的な負荷をかけるモデルシステムとして、遠心による重力負荷を施し、筋細胞(特に遅筋で)肥大とミオシンのタイプの変化、筋ジストロフィー症筋細胞での細胞死の誘導を見出した。

  • 研究成果

    (25件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (25件)

  • [文献書誌] Nagaoka, Rie: "Quantitative analysis of low MW-actin-binding protems,confilin,ADF and profilin,expressed in developing and degenerating chicken skeleta muscles." J.Muscle Res Cell Motil.17,. 463-473 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Abe, Hiroshi: "Xenopus laevis ADF/cofilin:a phosphorylation-regulated protein essential for development." J.Cell Biol.132. 871-885 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Takuma, T.: "Dephosphorylation of cofilin in the parotid acinar cells during stimulation for amylase exocytosis." J.Biochem.120. 35-41 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Hayakawa, Kimihide: "Differential assembly of cytoskeletal and sarcomeric actins in developing skeletal muscle cells in vitro." Zool.Sci.13. 509-517 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Nagaoka, Rie: "Site-directed mutagenesis of the phosphorylation site of cofilin:its role in cofilin-actin interaction and cytoplasmic localization." Cell Motil.Cytoskel.35. 200-209 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Ono, Shoichiro: "Stimulus-dependent disorganization of actin filaments induced by overexpression of cofilin in C2 myoblasts." Cell Str.Func.21. 491-499 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Shiozuka, Masataka: "Activin A inhibits differentiatin of chick myogenic cells in vitro" Zool.Sci.14. 327-330 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Kusano, Ken-ichi: "Primary Structure of mouse actin related protein 1(Arp1)and its tissue expression." Zool.Sci.14. 77-82 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Ono, Shoichiro: "Identificatin of an actin binding region and a protein kinase C phosphorylation siteon human fascin,55 kDa actin-bundling pritein." J.Biol.Chem.272(4). 2527-2533 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Obinata, Takashi: "Low mokecular-weight G-actin binding proteins involved in the regulation of actin assembly during myofibrillogenesis" Cell Str.Func.22(1),. 181-189 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Kusano, Ken-ich: "Detectin of a sequence involved in actin-binding and phosphoinositide-binding in theN-terminal side of cofilin." Mol.Cell.Biochem.(in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Soeno, Yoshonori: "Organization of connectin/titin filaments in sarcomeres of differentiating chicken skeletal muscle cells." Mol.Cell.Biochem.(in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Soeno, Yoshinori: "Effects of exogenous β-actinin(CapZ)on actin filamentous structures in cultured muscle cells." Zool.Sci.(in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Nagaoka, R., Minami, N., Hayakawa, K., Abe, H.and Obinata, T.: "Quantitative analysis of low MW-actin-binding proteins, cofilin, ADF and profilin, expressed in developing and degenerating chicken skeletal muscles." J.Muscle Res Cell Motil.17. 463-473 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Abe, H., Obinata, T.: "Minamide, L.S.and Bamburg, J.R.Xenopus laevis ADF/cofilin : a phosphorylation-regulated protein essential for development." J.Cell Biol.132. 871-885 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Takuma, T., Ichida, T., Yokoyama, N., Tamura, S and Obinata, T.: "Dephosphorylation of cofilin in the parotid acinar cells during stimulation for amylase exocytosis." J.Biochem.120. 35-41 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Hayakawa, K., Ono, S., Nagaoka, R., Saitoh, O.and Obinata, T.: "Differential assembly of cytoskeletal and sarcomeric actins in developing skeletal muscle cells in vitro." Zool.Sci.13. 509-517 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Nagaoka, R., Abe, H.and Obinata, T.: "Site-directed mutagenesis of the phosphorylation site of cofilin : its role in cofilin-actin interaction and cytoplasmic localization." Cell Motil.Cytoskel.35. 200-209 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Ono, S., Abe, H.and Obinata, T.: "Stimulus-dependent disorganization of actin filaments induced by overexpression of cofilin in C2 myoblasts." Cell Str.Func.21. 491-499 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kusano, K,Abe, H.and Obinata, T.: "Primary Structure of mouse actin related protein 1 (Arp1) and its tissue expression." Zool.Sci.14. 77-82 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Ono, S., Yamakita, Y., Yamashiro, S., Matsudaira, P.T., Guarra, J.R., Obinata, T.and Matsumura, F.: "Indentification of an actin binding region and a protein kinase C phosphorylation site on human fascin, 55 kDa actin-bundling protein." J.Biol.Chem.272(4). 2527-2533 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Obinata, T., Nagaoka-Yasuda, R., Ono, S., Kusano, K., Mohri, K., Ohtaka, Y., Yamashiro, S., Okada, K., and Abe, H.: "Low molecular-weight G-actin binding proteins involved in the regulation of actin assembly during myofibrillogenesis." Cell Str.Func.22(1). 181-189 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kusano, K., Abe, H.and Obinata, T.: "Detection of a sequence involved in actin-binding and phosphoinositidebinding in the N-terminal side of cofilin. in press." Mol.Cell.Biochem.(in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Soeno, Y., Yajima, H., Kawamura, Y., Kimura, S., Maruyama, K., and Obinata, T.: "Organization of connectin/titin filaments in sarcomeres of differentiating chicken skeletal muscle cells." Mol.Cell.Biochem.(in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Soeno, Y., Hayakawa, K., and Obinata, T.: "Effects of exogenous beta-actinin (CapZ) on actin filamentous structures in cultured muscle cells." Zool.Sci.(in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1999-03-16  

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