単一心筋細胞内酸素輸送の高解像度3次元分光計測

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09670037
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 高橋 英嗣 山形大学, 医学部, 助教授 (30206792)
• 研究分担者: 土居 勝彦 山形大学, 医学部, 教授 (20002222)
• キーワード: 単離心筋細胞 / NADH / 低酸素 / デコンボリューション / 好気的代謝 / ミトコンドリア / 虚血性心疾患 / 画像処理

研究概要

1. 平成9年度の研究において実現した、単離心筋細胞内部の酸素分布の高空間分解画像化法を応用し、同じく単離心筋細胞のNADH自家蛍光の高空間分解画像化に成功した。この結果、単一の細胞内部に形成される好気的代謝の空間分布を、個々のミトコンドリアの大きさ程度の空間分解能で画像化できた。
2. 単離心筋細胞をin vivoと同程度の酸素分圧に暴露した後、脱共役剤でミトコンドリアの酸素消費を対照値の約8倍に増加させたところ、一個の細胞の中心部にNADH蛍光の増加領域を認めた。このことは、単一心筋細胞の好気的代謝が、拡散による酸素供給に大きく依存することを意味する。また、この結果は、平成9年度の成果である、単一心筋細胞内部に代謝増加とともに酸素不足領域が形成される、という結果を全く異なった手法を用いて裏付けたものと評価できる。
3. Deconvolution法をもちいることで、測定の空間分解能のさらなる向上をはかり、特に形質膜近傍でのNADH蛍光の大きな変化が精密に測定できた。
4. 以上の結果より、単離心筋細胞の好気的代謝は、細胞内酸素拡散により制御されることが明らかとなった。このことは、虚血性心疾患の病態生理解明に重要な情報を提供するものと評価している。

研究成果

• [文献書誌] E.Takahashi: "Direct observation of radial intracellular Po_2 gradients in a single cardiomyocyte of the rats." Am.J.Physiol.275. H225-H233 (1998)
• [文献書誌] E.Takahashi: "Direct estimation of intracellular Po_2 gradients in a single cardiomyocyte of the rat." Adv.Exp.Med.Biol.454. 409-413 (1998)
• [文献書誌] E.Takahashi: "Impact of diffusional exygen transport on oxidative metabolism in the heart." Jpn.J.Physiol.48. 243-252 (1998)
• [文献書誌] E.Takahashi: "Intracellular gradients of O_2 supply to mitochondria in actively respiring single cardiomyocyte of rats." Am.J.Physiol.276. H718-H724 (1999)
• [文献書誌] Z.-L.Xu: "Effect of ischemic preconditioning on myocardial oxygen consumption during ischemia." J.Mol.Cell.Cardiol.30. 2165-2174 (1998)
• [文献書誌] 徐 哲龍: "虚血プレコンディショニングによる心筋酸素消費量の変動" 心筋の構造と代謝. 20. 357-362 (1998)
• [文献書誌] 高橋英嗣: "続心臓代謝実験法(細胞内局所酸素測定法)" 六法出版社, 573 (1998)
• [文献書誌] 高橋英嗣: "興和生命科学振興財団研究報告" (財)興和生命科学振興財団 (印刷中),