筋構造ー収縮力相関における微小管の役割

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令和２年度に行った筋収縮力と筋イメージングの同時計測のための装置開発および改良により、令和３年度は筋の粘性を計測する事、および微小管のライブイメージングを行う事に成功した。これは高性能のステッピングモーターを搭載する事により、粘性と弾性の分離計測の安定性が向上したためである。さらにイメージングに関しては、筋組織の自家蛍光の低減や短波長の励起光による筋組織の変性を避けるための励起光源と蛍光染色試薬の変更が成功に結び付いた。これらを用いて微小管脱重合薬であるコルヒチンの効果を、筋収縮、筋弾性および筋粘性の計測から明らかにするための実験を行った。令和３年度末の時点では完全強縮の形成効率の低下、粘性および弾性が変化する事が見出された。これらの再現実験による詳細な粘性係数および弾性係数の計測、およびステッピングモーター設置により支障を生じたイメージングシステムの改良が令和４年度に必要とされることであった。本年度は詳細な計測を継続したことで、コルヒチンが収縮張力および粘性係数を低下させる事が明らかになった。さらにイメージング装置の大幅な改造により、ステッピングモーターによる筋伸展装置に拮抗しない同時イメージングシステムを構築する事にも成功した。また本装置を用いて行った計測から得られた粘弾性係数を用いた筋の力学モデル構築を試みた。力学モデルによるシミュレーションは変形時の力変化曲線を非常によく再現する事が出来たため、計測された粘弾性係数の数値はおおむね合理性のある範囲内にあるだろうと考えられた。しかしながら完全な一致は見られておらず、その点から非線形な粘弾性要素が存在している可能性が示唆された。今後は非線形要素の計測と筋の内部構造と各粘弾性要素との対応関係を明らかにしていく予定である。