不整脈の発生基盤に関する機能病理学的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14370081
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 高松 哲郎 京都府立医科大学, 医学研究科, 教授 (40154900)
• 研究分担者: 田中 秀央 京都府立医科大学, 医学研究科, 助手 (60236619)
• キーワード: 心筋梗塞 / カルシウムイオン / ギャップ結合 / 不整脈 / リアルタイムレーザ顕微鏡

研究概要

本研究の目的は、心筋梗塞境界部の局所的な形態異常がどのように不整脈発生に寄与するかを解明するため、機能している心臓において、ギャップ結合蛋白であるコネキシン43(Cx43)と細胞内カルシウムイオンの三次元的動態を統合的に把握することである。平成14年度は、Cx43-GFP発現心筋細胞の作成と心筋梗塞モデルにおけるカルシウムイオン動態の解析を行ったが、初代培養心筋細胞に遺伝子導入したCx43-GFPの発現効率が低いため、解析可能な心筋梗塞モデルを得ることができなかった。そこで15年度は、心筋梗塞モデルにおけるカルシウムイオン動態のさらなる詳細な解析を行うとともに、EBウイルスベクターを用いた遺伝子導入を試みた。
1.in situカルシウムイメージングによる虚血心筋におけるカルシウム動態
虚血再灌流障害心の細胞内カルシウム動態からその病態を論ずるため、in situカルシウムイメージングをラット心臓にて行った。その結果、灌流停止を行った心臓では一部の細胞で興奮に同期してCa^<2+>が細胞内を波状伝播する現象(Ca wave)が認められた。特に再灌流後にはCa^<2+>transientやCa waveが高頻度で発生し自発性興奮(不整脈)も発生し易くなった。さらにCa waveもCa^<2+>transientも示さない静的細胞(quiescent cell)が斑状に分布し、Ca^<2+>動態の空間的な不均一性を示した。これらの結果から、虚血再灌流により生じる時空的に不均一な細胞内Ca^<2+>の動態異常は、不整脈や不全心の発生基盤として重要な病理学的所見であることがわかった。
2.EBウイルスベクターを用いたCx43-mRFP遺伝子の導入
15年度はfluo-3などのカルシウムイオン指示薬と異なる波長特性を持つmRFPをレポーターとして用いた。まず、Cx43-mRFPを組み込んだEBウイルスベクターを初代培養新生仔ラット心筋細胞に導入し、Cx43-mRFP発現細胞を得られることを確かめた。この後、成獣ラットを全身麻酔下に開胸し、これらのベクターを直接心筋組織に経大動脈導入し、Cx43-mRFP発現心を作成した。赤いコネキシンの発現は赤い蛍光で確認でき、ギャップ結合とカルシウム動態を同時に可視化できることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Naito A: "Early stage-specific inhibitors of cardiomyocyte differentiation and expression of Csx/Nkx-2.5 and GATA-4 by phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor LY294002."Exp Cell Res. 291. 56-69 (2003)
• [文献書誌] Tanaka H: "Spatiotemporal visualization of intracellular Ca^<2+> in living heart muscle cells viewed by confocal scanning microscopy."Acta Histochem Cytochem. 36. 193-204 (2003)
• [文献書誌] Iwanaga S: "Stimulation of living cells by femtosecond near-infrared laser pulses."Proc SPIE. 4978. 122-128 (2003)
• [文献書誌] Hirakawa H: "Loss and recovery of the blood-nerve barrier in the rat sciatic nerve after crush injury are associated with expression of intercellular junctional proteins."Exp Cell Res. 284. 196-210 (2003)
• [文献書誌] Suzuki T: "Expression of gap junction protein Connexin43 in the adult rat cochlea : comparisonwith connexin26."J Histochem Cytochem. 51. 903-912 (2003)
• [文献書誌] 田邊卓爾, 高松哲郎: "初めてでもできる共焦点顕微鏡活用プロトコール"羊土社. 6 (2004)