Investigation of a dynamic mechanism of myocardial contraction by real-time measurement of actomyosin structure dynamics

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最終年度における研究計画は、心筋細胞のサルコメアにおけるアクトミオシンの動態と、筋原線維に沿って伝搬する張力の関連を説明するモデルを建てることであった。しかしながら、これまでの実験手法・実験結果から妥当なモデルを建てることは、困難であると結論付け、将来的な課題を残すこととなった。研究期間全体の総括を以下に述べる。前提として、心筋細胞のサルコメアに対し、光第二高調波発生（SHG）の偏光計測を行いその計測結果から特性パラメータ（γとする）を算出する技術があり、これを用いて生きた心筋細胞サルコメアのγ値の動的計測を行ったところ、サルコメア収縮と同期したγ値の変動を捉えることに成功していた。ミオシンの阻害剤であるBlebbistatinを投与した心筋サルコメアを計測することで、γ値の変動が主にミオシンの動態に起因するものであることが明らかになった。次に、アクトミオシンのクロスブリッジを上昇させる薬剤であるOmecamtiv mecarbil（OM）を投与した心筋細胞の計測を行った。OMが投与された細胞におけるγ値は、投与しない細胞と比較して上昇し、上昇の程度は濃度依存的であることが分かり、クロスブリッジとγ値が相関することが示唆された。一方で、OMを投与した細胞においてはサルコメア収縮を維持した条件での計測を行うことが出来ず、クロスブリッジの上昇が収縮の動態に与える影響を直接計測するには至らなかった。本課題の目標は、アクトミオシンの分子動態と筋原線維上の張力伝搬の関連性に迫ることであった。真にこの課題を達成するためには、（１）少なくとも１つの筋原線維上の連続したサルコメアを網羅的に計測できる技術や（２）サルコメア収縮やアクトミオシンの状態を再現よく制御できる実験手法の確立、（３）分子構造と計測値（γ）を結びつける理論的考察を総合的に行う必要があると考えられる。