哺乳類と異なる戦略で優れた心機能を発揮する鳥類に学ぶ革新的心不全治療の創出

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昨年度において，ウズラ（鳥類）とラット（哺乳類）から単離した心筋細胞のカルシウム濃度変化を比較した．その結果，鳥類は哺乳類と比較して，収縮を惹起したカルシウム濃度上昇を素早く低下させる能力が高く，その特徴は細胞内カルシウムストアである筋小胞体のカルシウム取り込み能力が高いことに起因することを示唆する実験データを取得した．この結果に対して，2つの方法で追加実験を行った．まず，Fura-2よりもカルシウム濃度変化の時間追従性に優れたカルシウム蛍光指示薬であるFura-4Fを用いて，ウズラとラットの心筋細胞の細胞質におけるカルシウム濃度変化を比較した．Fura-4Fにおいても，Fura-2と同様にウズラの心筋細胞の方がカルシウム濃度低下が速く，ウズラの方が優れたカルシウム排出能力を有していることが示唆された．細胞質からのカルシウムの排出は，主に，筋小胞体カルシウムポンプ（SERCA）による筋小胞体への取り込みとNa+/Ca2+交換体（NCX）による細胞外への排出によって生じる．ウズラとラットの心筋細胞において，細胞全体のNCXのカルシウム輸送能力を比較したところ，ラットの方が輸送能力が高い傾向を示した．このことは，ウズラの迅速なカルシウム排出は，SERCAによる筋小胞体への取り込み能力が高いことに起因することを示唆している．これらの結果は，鳥類の心筋細胞は，筋小胞体へのカルシウム取り込み能力を向上させることで，優れたカルシウム排出能力を獲得したとの仮説を裏付けるものであった．