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Regulation of myocardial calcium concentration using the caged compound and patterned illumination: Toward elucidating the mechanism of arrhythmogenesis

使用笼式化合物和图案照明调节心肌钙浓度：阐明心律失常发生机制

基本信息

批准号：
22K18174
负责人：
望月健太郎
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyoto Prefectural University of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ケージド化合物と光パターン形成技術を利用して心臓局所におけるCa2+濃度を制御し、Ca2+過負荷に起因する不整脈発症機構の解明を目指す。当該年度は、検証用光学システムの構築と、単離培養心筋細胞層を対象にした心筋組織内局所におけるCa2+過負荷の生成およびその前後における興奮伝導様式の変化の有無を検証した。検証用光学システムは、紫外LED光の円形照射領域の座標と面積を制御可能な照射光学系と、マクロズーム顕微鏡を基盤とした蛍光検出系から構成され、試料面上で直径約3~9mmの円形領域に及ぶ紫外光照射と同時に、最大視野約1,500平方mm・最大画素数376x252pixels・最大撮像速度400frame/secondの条件でCa2+蛍光イメージングが可能であった。検証用光学システムを用いて、ケージドCa2+(DMNPE-4/AM)およびCa2+濃度蛍光指示薬(Fluo-8/AM)を負荷した単離培養心筋細胞層を対象に紫外光照射を行ったところ、紫外光照射領域においてのみCa2+濃度の上昇が認められ、局所的なCa2+過負荷の生成を実験的に再現できた。また、心筋細胞層の静止期(電極刺激の非駆動下)では生成した局所Ca2+過負荷領域からのCa2+トランジエントの発生(異常興奮の発生に相当)が、また電極刺激による興奮下ではCa2+興奮伝導波が局所Ca2+過負荷領域において遅延する様子がそれぞれ認められ、局所Ca2+過負荷に伴う興奮伝導様式の変化の一部が実証された。ケージド化合物を利用した心筋組織局所Ca2+過負荷の再現とそれに伴う興奮伝導様式の変化を捉えた本研究成果は、当該年度において国内外の学会で研究報告を行なった。

This study aims to explore the mechanism of pulse failure caused by Ca2 + overload and Ca2 + concentration control in the heart by using the technology of compound formation and light emission. When this year, we examined whether there was any change in the excitation mode before and after the formation of Ca2 + overload in the tissue of isolated cultured cardiac muscle cells. The optical system for identification, the coordinates and area of the circular irradiation field of ultraviolet LED light, the irradiation optical system, the micro-mirror, the substrate and the light emission system, the diameter of the circular field of about 3~ 9 mm on the sample surface, and the maximum field of view of about 1. 500 square mm·Maximum number of pixels 376 x 252 pixels·Maximum imaging speed 400frame/second Conditions for Ca2 + illumination The detection of Ca2 + concentration in cultured cardiac muscle cell layer by UV irradiation was carried out in the field of UV irradiation, and the generation of Ca2 + overload was detected in the field of UV irradiation. During the quiescent period of the cardiac muscle cell layer (under electrode stimulation and non-excitation), the generation of Ca2+ in the local Ca2+ overload region (corresponding to the generation of abnormal excitation), the generation of Ca2+ excitation in the local Ca 2 + overload region under electrode stimulation, the generation of Ca 2+ excitation in the local Ca2+ overload region, and the generation of Ca2+ excitation in the local Ca 2 + overload region. The results of this study are presented in the annual report of the Chinese and foreign societies on the reproduction of Ca2 + overload in the tissue department of the heart muscle.