In vivo ナノ解析による心筋収縮のリズム調節機構の解明

利用体内纳米分析阐明心肌收缩的节律调节机制

• 批准号: 21K06789
• 负责人: 小比類巻 生
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Jikei University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06789/
• 关键词: サルコメア; In vivoイメージング; 心筋細胞; ナノ計測; in vivoイメージング; 心筋収縮; in vivo イメージング; ナノレベル解析; サルコメア動態; リズム調節

令和４年度の研究実施計画に沿って、マウスin vivo左心室の心筋細胞内ナノ計測システム（２光路系を含む）を用いて、生きたマウスの左心室における異なる２要素（例：サルコメア動態と細胞内Ca2+濃度）の動態解析を行った。Z線に局在するACTN2にCaセンサー蛍光タンパク質GCaMPを融合したアデノウイルスベクターAd-α-ACTN2-GCaMPと橙色蛍光タンパク質を融合したAd-α-ACTN2-TagRFPを心筋細胞に発現させる最適な感染条件の検討を行った。また、Cal-520とα-ACTN2-TagRFPの同時イメージングを行い、生きたマウスの心臓におけるサルコメア長とCa2+同時イメージングの最適条件を検討した。また細胞膜染色試薬CellMaskとCa2+指示薬の組み合わせによって、T管とCa2+動態の同時イメージングも行った。並行して、サルコメアイメージングに必須のZ線の標識効率を上げるため、アデノウイルスベクターでの遺伝子導入法に代わり、時期特異的α-ACTN2-AcGFPノックインマウスの作製に着手し、遺伝子を導入する座の選定や遺伝子導入用コンストラクト作製を行なった。しかしながらα-Actinin2-AcGFP遺伝子を含むコンストラクトにマウス受精卵に対する予想外の毒性があることが発覚したため、当該のノックインマウス作製には遅れが生じている。令和３年度に発表した生きたマウスの心臓におけるサルコメアの同調性の論文に関してはJournal of General Physiology誌のコメンタリーに取り上げられた。さらにこのサルコメア同調性解析を用いてマウスの左心室容積、左心室圧を一過性に変化させた際の個々のサルコメア間の同調性が心機能にどのような影響を与えるかを調査した。この研究成果は第100回日本生理学会大会において発表した。

In order to analyze the dynamics of intracellular Ca2 + concentration in vivo, the study implementation plan for 2004 and 2005 was carried out. Z-line ACTN2-GCaMP and Orange GCaMP fusion Ad-α-ACTN2-GCaMP and Orange GCaMP fusion Ad-α-ACTN 2-TagRFP optimal infection conditions for development of cardiac muscle cells were discussed. The optimal conditions for simultaneous migration of Cal-520 and α-ACTN2-TagRFP were discussed. Cell Membrane Staining Test Cell Mask, Ca 2+ Indicator, and Ca2+ Dynamics In parallel, the identification efficiency of the Z line necessary for the introduction of the gene is increased, and the gene introduction method is replaced. The time-specific α-ACTN2-AcGFP gene introduction method is started. The gene introduction method is used for the selection of the gene introduction. The α-Actinin2-AcGFP gene was found to be toxic to the fertilized egg when it was produced. The Journal of General Physiology published a paper on the relevance of the study. To investigate the effects of left ventricular volume and left ventricular pressure transient changes on cardiac function, coherence analysis of cardiac function was performed. The results of this research were presented at the 100th Japan Physiological Society Conference.

项目成果

In vivo心臓ナノ生理学: サルコメア運動の同調性によるポンプ機能の制御

体内心脏纳米生理学：通过肌节运动同步控制泵功能

• 发表时间: 2022
• 作者: Satomi Kagota;Kana Maruyama-Fumoto;Kana Morikawa;Kazumasa Shinozuka;小比類巻生;小比類巻 生
• 通讯作者: 小比類巻 生

In vivo cardiac nano-physiology: sarcomere synchronization and ventricular contractility

体内心脏纳米生理学：肌节同步和心室收缩力

• 发表时间: 2022
• 作者: Satomi Kagota;Kana Maruyama-Fumoto;Kana Morikawa;Kazumasa Shinozuka;小比類巻生
• 通讯作者: 小比類巻生

Synchrony of sarcomeric movement regulates left ventricular pump function in the in vivo beating mouse heart.

• DOI: 10.1085/jgp.202012860
• 发表时间: 2021-11-01
• 期刊: The Journal of general physiology
• 作者: Kobirumaki-Shimozawa F;Shimozawa T;Oyama K;Baba S;Li J;Nakanishi T;Terui T;Louch WE;Ishiwata S;Fukuda N
• 通讯作者: Fukuda N

Synchrony of sarcomere dynamics in the in vivo beating mouse heart.

体内跳动的小鼠心脏中肌节动力学的同步性。

• 发表时间: 2023
• 作者: 小比類巻生;下澤東吾;大山廣太郎;照井貴子;石渡信一;福田紀男
• 通讯作者: 福田紀男