【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】12557062 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

NCX / ノックアウトマウス / 圧負荷 / 心肥大 / 拡張障害 / SERCA2 / L型Ca^<2+>チャネル / 虚血再灌流 / Ca^<2+>チャネル / ライアノジン受容体 / カルシウム / 心エコー / Na^+ / Ca^<2+>交換体 / CSX / 細胞内カルシウム

【研究成果の概要】

Na^+/Ca^<2+>交換体(NCX)は、神経や筋細胞などの興奮性細胞の細胞膜に存在し、Na^+とCa^<2+>の交換輸送に関与する。我々は心臓におけるNCXの役割を解明するために、NCXのノックアウトマウスを作成した。ノックアウトマウスのホモは胎生致死となったが、ヘテロは一見正常に発育した。そこでNCXのヘテロノックアウトマウスを用いて心機能に対するNCXの作用を検討した。
野生型(WT)マウスとこのヘテロノックアウト(KO)マウスの胸部大動脈を縮窄し、手術3週間後に心臓を調べた。シャム手術では、両者のマウス間で心機能の変化は認められなかったが、圧負荷後ではWTマウスに比べKOマウスでより高い左室圧と良好な左室収縮能を示した。KOマウスでは拘束性の拡張障害パターンを示し、WTマウスよりも著明な左室肥大と間質の線維化を認めた。また圧負荷によりWTではSERCA2の発現が低下したが、KOマウスでは変化がみられなかった。L型Ca^<2+>チャネルやライアノジン受容体の発現は両マウス間で差はなかった。これらの結果から、KOマウスでは圧負荷に対して心機能を正常に保ち、より著明な心肥大を生じることが明らかになった。NCXの減少により細胞内や小胞体内のCa^<2+>濃度が増力することが、この機序の一つとして考えられた。
次にWTマウスとKOマウスより摘出した心臓をランゲンドルフ心にて30分間虚血後、120分間再灌流し心機能を評価した。WTマウスとKOマウスで虚血前の心機能(心拍数、左室内圧)に有意差はなかった。KOマウスにおいて虚血前に比べて再灌流120分後の心収縮能はWTマウスより有意に保たれていた。TTC染色においてKOマウスの梗塞巣はWTマウスよりも有意に縮小していた。
以上の結果から、NCXが虚血・再灌流時の心筋障害を促進させる可能性が示唆された。本研究により、圧負荷や虚血・再灌流時においてNCXは心機能障害の一因となっている可能性が示唆された。したがって、このような病態ではNCXを抑制させることが心保護につながる可能性があることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】12,500千円 (直接経費: 12,500千円)

【研究分野】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】05404015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

平滑筋 / Phasic筋 / Tonic筋 / 細胞内Ca濃度 / 血小板活性化因子 / エンドセリン / phasic筋 / tonic筋 / 収縮 / 細胞内カルシウム / PAF / カルシウム / 収縮タンパク質 / Caチャネル

【研究成果の概要】

平滑筋はその収縮パターンからtonic筋およびphasic筋に分けられる。Tonic筋は刺激により持続性の収縮を発生するもので、多くの動脈がこれに当たる。Phasic筋は自発性の興奮性を持つ筋で、刺激により静止張力の上昇を伴わずに、自発性収縮の大きさのみが増強される筋である。消化管のある部分(胃、結腸の一部)がこれにあたる。この様な収縮パターンは、生体内でそれぞれの目的にかなった生理的役割を演じているものと解釈され、独特の収縮制御機構の存在が予想されるにもかかわらず、これに関する研究はほとんど行われていない。本研究は、各種平滑筋の収縮蛋白系の生化学的性格を比較し、機能との関連を明らかにすることを目的として計画されたが、3年間の研究を通して以下の知見を得ることが出来た。1)子宮平滑筋は典型的なphasic筋であり分娩時に律動的に収縮を繰り返し、胎児を分出する。従来この律動性収縮の発現にはオキシトシンやプロスタグランジン類が関与されるとされてきたが、血小板活性化因子(PAF)に注目し、妊娠後期の子宮筋がPAFに対して高い感受性を有することを発見し、新たな分娩誘発物質の候補として提唱した。2)気道平滑筋は典型的なtonic筋であり、臨床的には喘息治療薬(cAMPを増加させるβ作動薬、テオフィリンなど)の対象として注目されている。ウシ気道平滑筋を用いて細胞内Ca濃度、ミオシン燐酸化、収縮張力の3つのパラメーターを脱分極時ならびに受容体刺激時で測定し、これに対するcAMP増加の影響を検討した。3)tonic筋である動脈平滑筋ではエンドセリンが低濃度で持続性の収縮を発生させることが知られていが、phasic筋(あるいは混合型)である静脈におけるエンドセリンの作用は明らかでなかった。ウサギ頚静脈でエンドセリンがETAとETBの2つの受容体を介してtonicな収縮を発生させること、そしてこれらの収縮がプロテインキナーゼCを介して起こることを明らかにした。4)ラット大動脈におけるプリン受容体の役割をあきらかにした。5)ラット大動脈とウサギ頚静脈を用いて新たなエンドセリン受容体サブタイプの存在を明らかにした。6)その他の成果については研究成果報告書を参照されたい。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1993 - 1995

【配分額】33,500千円 (直接経費: 33,500千円)