SPring-8放射光による拍動心の心内膜側及び心外膜側のクロスブリッジ

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380405
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 荒木 淳一 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (80271055)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 毛利 聡 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (00294413) ; 清水 壽一郎 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80294403) ; 梶谷 文彦 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (70029114) ; 八木 直人 高輝度光科学研究センター, 主任研究員 (80133940) ; 中村 一文 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (10335630)
• Keywords: SPring-8 / X線回析 / 心臓 / アクチン / ミオシン / クロスブリッジ

Research Abstract

臓器としての心臓は、各心筋細胞内で分子単位のクロスブリッジ形成が同期しておこることにより、そのクロスブリッジごとの微小張力の総和としてポンプ機能を果たしている。組織臓器レベルでのクロスブリッジ動態を観察する手段として、本研究ではSPring-8(世界最大の放射光施設)の強力なX線を用い心臓標本においてのクロスブリッジ動態の観察の可能性を探ることとした。
Wisterラット20匹(9〜12週齢、雄)をエーテル麻酔後、心臓を摘出、20mMのBDM(2,3-ブタンジェン・モノキシム)を含む改変タイロード溶液で灌流弛緩停止標本を作製した。心臓標本はSPring-8 BL40XUのハッチ内にマウントされ、X線が左心室自由壁の接線方向に入射するよう調整した。この状態で心臓標本を一定速度で移動させることにより、心外膜側から心内膜側へX線で走査したときの回折像を解析した。
X線が左心室自由壁の心外膜直下部分のみを通過した場合、X選回折像は乳頭筋の場合と同様、直線上に並ぶミオシン線維からの回折(1,0反射)、クロスブリッジ[アクチン・ミオシン結合]からの回折(1,1反射)が認められた。X線がさらに内側の筋層を通過するようになると1,0、1,1反射はともに両端に輝度の高いスポットを持つ弧状を呈し、X線がさらに内側を通過するようになるにつれ両端が先進するような弧の延長現象がすべての標本で観察された。X線が心内膜近傍を通過するときには、回折像はほぼ(1,0)、(1,1)反射からなる同心円状となり、円周上にいくつかの輝度の高いスポットを示すことが明らかになった。
今後心室壁各部位における心筋細胞のオリエンテーションとX線回折像の方向との関係をより詳細に解明し、等容性収縮(乳頭筋の等尺性収縮に相当)時の左心室圧と貫壁性のクロスブリッジ動態の特徴を明らかにしていく予定である。

Research Products

• [Publications] Mizuno J: "Temperature-dependent postextrasystolic potentiation and Ca(2+) recirculation fraction in canine hearts"Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282. H403-H413 (2002)
• [Publications] Morita T: "Frequency distribution, variance, and moving average of left ventricular rhythm and contractility during atrial fibrillation in dog"Jpn J Physiol. 52. 41-49 (2002)
• [Publications] Okuyama H: "Molecular and Cellular Aspects of Muscle Contraction"Kluwer/Plenum(In press).