新規メカニカル負荷装置の開発を通した次世代メカノメディスンへの挑戦

静水圧下ストレッチシステムの開発に関し、高圧力下における蛍光分光器の構築を行なった.心筋細胞に対するマルチメカニカルストレスへの応答解析に関し、以下の3つの成果を得た．①圧力刺激への応答：Ca2+濃度指示薬を用いた観察から、筋細胞は高圧力下では細胞内のCa2+濃度を増加することなく収縮することが示された．この結果を検証するため、高圧力下で蛍光分光器を構築し、Ca2+濃度指示薬の蛍光強度は圧力変化に対して顕著に変化しないことを確認した．②伸展刺激への応答：心筋細胞の急性伸展刺激は、SGLT1への刺激ではなく、SMIT1を介したNOX2によるROS産生を増加させることが示唆された．この仮説は、マウス心から単離した心室筋細胞を用いた実験によって検証され、SGLT2阻害薬であるエンパグリフロジン(EMPA)の存在下では伸展刺激誘発性ROS産生が抑えられることが示された．SGLT2は心筋細胞には発現していないが、EMPAはSGLT1とSMIT1の活性もある程度阻害することが明らかになった．③血行動体負荷への応答：心臓の血行動態負荷に対する適応能力の形成機構を明らかにすることを目的として、心臓の成長と機能的成熟におけるTRPV2の役割を検討した．その結果、心筋細胞の成熟に先行して生じる膜局所でのTRPV2を介したCa2+流入が、血行動態負荷に対する心臓のしなやかな応答に必須であるという実験事実を見出した．マイクロ流体チップ上で血管内皮細胞を培養する実験系において、圧力刺激、伸展刺激、および剪断応力刺激を負荷して一酸化窒素放出をライブイメージングで記録する実験方法を確立した．さらに、本助成事業で購入した光造形機にて生体材料用の樹脂を用いてマイクロ流体流路をプリントし、その流路上に細胞を培養してレーザー共焦点顕微鏡で観察を行うことに成功した．

静水圧下ストレッチシステムの開発に関し、高圧力下における蛍光分光器の構築を行なった.心筋細胞に対するマルチメカニカルストレスへの応答解析に関し、以下の3つの成果を得た．①圧力刺激への応答：Ca2+濃度指示薬を用いた観察から、筋細胞は高圧力下では細胞内のCa2+濃度を増加することなく収縮することが示された．この結果を検証するため、高圧力下で蛍光分光器を構築し、Ca2+濃度指示薬の蛍光強度は圧力変化に対して顕著に変化しないことを確認した．②伸展刺激への応答：心筋細胞の急性伸展刺激は、SGLT1への刺激ではなく、SMIT1を介したNOX2によるROS産生を増加させることが示唆された．この仮説は、マウス心から単離した心室筋細胞を用いた実験によって検証され、SGLT2阻害薬であるエンパグリフロジン(EMPA)の存在下では伸展刺激誘発性ROS産生が抑えられることが示された．SGLT2は心筋細胞には発現していないが、EMPAはSGLT1とSMIT1の活性もある程度阻害することが明らかになった．③血行動体負荷への応答：心臓の血行動態負荷に対する適応能力の形成機構を明らかにすることを目的として、心臓の成長と機能的成熟におけるTRPV2の役割を検討した．その結果、心筋細胞の成熟に先行して生じる膜局所でのTRPV2を介したCa2+流入が、血行動態負荷に対する心臓のしなやかな応答に必須であるという実験事実を見出した．マイクロ流体チップ上で血管内皮細胞を培養する実験系において、圧力刺激、伸展刺激、および剪断応力刺激を負荷して一酸化窒素放出をライブイメージングで記録する実験方法を確立した．さらに、本助成事業で購入した光造形機にて生体材料用の樹脂を用いてマイクロ流体流路をプリントし、その流路上に細胞を培養してレーザー共焦点顕微鏡で観察を行うことに成功した．