Force-Length Relationによる単離ヒト心筋細胞の機能評価

臨床医学においては様々な方法で心機能評価がされていますが、心臓のパフォーマンスを決定する心筋の収縮性や拡張能を直接測定する方法はありません。我々は単離したマウス心筋細胞の両端をカーボンファイバー(C F)で保持・伸展したときの長さ張力関係から心筋細胞レベルの最大弾性率を測定することによってin vitroで負荷非依存性の心機能評価を可能としました。そこで、心臓血管外科で多く携わる先天性心疾患患者における余剰心筋にこの技術を応用し、細胞レベルで収縮力を解析する研究を行なっています。研究に用いたヒト心筋は、2022年1月から現在まで岡山大学心臓血管外科で開心術を受けた患者10名の右室余剰心筋組織片を用いました。細かく切ったヒト心筋組織片に数回に分け酵素プロテナーゼとコラゲナーゼに加え、酸素を投与しながら37℃にてスターラーで優しく攪拌しながら反応させヒト由来の心筋細胞の単離を行いました。 この細胞の長さと張力関係を測定しグラフにプロットしたところ、単離心筋細胞の伸展に伴い、収縮量の増加、つまりフランク・スターリングの心臓法則が観察できます。収縮期末の長さ張力関係（end-systolic force-length relation: ESFLR）を直線でフィットしたときの傾きが最大弾性率に相当します。また、拡張期末の長さ張力関係（end-diastolic force-length relation: EDFLR）を直線でフィットしたときの傾きは拡張期の細胞の弾性率、つまり固さであり、拡張能の指標となります。引き続き実験を積み重ね、ヒト単離心筋細胞の負荷非依存性の心機能評価を確立したいと考えています。

臨床医学においては様々な方法で心機能評価がされていますが、心臓のパフォーマンスを決定する心筋の収縮性や拡張能を直接測定する方法はありません。我々は単離したマウス心筋細胞の両端をカーボンファイバー(C F)で保持・伸展したときの長さ張力関係から心筋細胞レベルの最大弾性率を測定することによってin vitroで負荷非依存性の心機能評価を可能としました。そこで、心臓血管外科で多く携わる先天性心疾患患者における余剰心筋にこの技術を応用し、細胞レベルで収縮力を解析する研究を行なっています。研究に用いたヒト心筋は、2022年1月から現在まで岡山大学心臓血管外科で開心術を受けた患者10名の右室余剰心筋組織片を用いました。細かく切ったヒト心筋組織片に数回に分け酵素プロテナーゼとコラゲナーゼに加え、酸素を投与しながら37℃にてスターラーで優しく攪拌しながら反応させヒト由来の心筋細胞の単離を行いました。 この細胞の長さと張力関係を測定しグラフにプロットしたところ、単離心筋細胞の伸展に伴い、収縮量の増加、つまりフランク・スターリングの心臓法則が観察できます。収縮期末の長さ張力関係（end-systolic force-length relation: ESFLR）を直線でフィットしたときの傾きが最大弾性率に相当します。また、拡張期末の長さ張力関係（end-diastolic force-length relation: EDFLR）を直線でフィットしたときの傾きは拡張期の細胞の弾性率、つまり固さであり、拡張能の指標となります。引き続き実験を積み重ね、ヒト単離心筋細胞の負荷非依存性の心機能評価を確立したいと考えています。