虚血/再灌流による酸化ストレス:咬筋をモデルとしたCa^<2+>連関障害機構の解明

缺血/再灌注引起的氧化应激：以咬肌为模型阐明Ca^2+相关损伤机制

• 批准号: 11771150
• 负责人: 高橋 俊介
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kanagawa Dental College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11771150/
• 关键词: 脱膜筋線維; クロスブリッジ; クレアチンキナーゼ; 一酸化窒素(NO^・); 電子磁気共鳴(ESR); (1)脱膜筋線維; (2)クロスブリッジ; (3)クレアチンキナーゼ; (4)一酸化窒素(NO^・); (5)電子磁気共鳴(ESR)

本研究は,虚血/再灌流障害におよぼす活性酸素ラジカル,特に一酸化窒素(NO^・)の影響,その結果生じる筋細胞内Ca^<2+>異常蓄積によって誘発されるCa^<2+>の細胞毒性を機能的に精査しようとするものである。したがって,Ca^<2+>を中心とした筋細胞膜系の機能-分子病態と活性酸素ラジカルの関与について分子薬理学的に解明することを目的とする。最終年度である本年度は,前年度に得られた結果;NO^・による筋原線維収縮抑制機構,をより詳細に解明するため,筋の収縮/弛緩を担うクロスブリッジ動態に,虚血状態で発生されるであろうNO^・がどのように関与しているかをSinusoidal Analysisを用いてさらに検討を加えた。NO^・ドナーであるNOC-7(5〜1000μM)から放出されるNO^・が実験溶液中で反応時間依存性に増加することをESR法により確認した。そして,当該分野で多用されている脱膜処理したウサギ心室筋原線維の標本長を測定し,pCa4.0溶液に溶解したNOC-7を30分間適用した。その後,標本をpCa9.0と4.0の溶液中で,標本長の1%を12.5〜0.125Hzの頻度で振幅させ,クロスブリッジ動態の指標であるstiffnessを測定した。弛緩時クロスブリッジ動態を示すresting stiffnessはNO^・により影響を受けなかった。これに対し,収縮時クロスブリッジ動態を示すCa^<2+>-activated stiffnessは,NOC-7:5,50μM(NO^・として0.69,5.6μM)では減少し,500,1000μM(NO^・として36,119μM)ではほとんど影響を受けなかった。また,クロスブリッジサイクルと筋原線維ATPase活性の指標であるfrequency at minimum stiffnessはNOC-7の濃度依存性に低下し,この低下は,NOC-7:500μMから有意であった。一方筋原線維結合クレアチンキナーゼ活性は,NOC-7の濃度依存性に低下し,この低下は,NOC-7:5μMから有意であった。これらの結果から,数μMまでの比較的低濃度のNO^・によるクレアチンキナーゼ活性の抑制はATP緩衝能の維持できる程度で,クロスブリッジ数を減少させるが,ミオシンATPase活性の抑制は非常に弱いものであることが考えられる。しかし,μM以上の比較的高濃度のNO^・は,クロスブリッジ数に影響を与えないものの,クレアチンキナーゼ活性抑制にリンクしたミオシンATPase活性の強い低下が示唆される。したがって,μM以上のNO^・適用後得られたstiffnessはATP供給の不足したアクチンとミオシンの滑走が困難な,rigor状態のクロスブリッジが正常なものよりも増加していることが考えられる。このことは,見かけ上同じ張力を発生している筋線維でもNO^・によるクレアチンキナーゼ活性抑制の程度により収縮機構が異なること,あるいは,正常な収縮とrigor収縮とはその割合を変え混在し得ることが推測されうる。以上の結果から,NO^・による一連の心筋収縮機能障害メカニズムにクレアチン・シャトルに代表されるATP供給系の破綻が関与していることが証明できた。現在,摘出心臓による虚血再灌流モデルを用い,上記指標を種々の条件で測定している。そして,最終目的である咀嚼筋におけるNO^・-Ca^<2+>連関の解明を達成するため,咬筋を用いた病態モデル作製にも着手している。

This study aims to investigate the effects of active acid metabolism, especially nitric oxide (NO^·), on the function of cytotoxity induced by Ca^<2 +> abnormal accumulation in tendon cells. Ca^<2+> is the center of the membrane system of muscle cells. It is related to the molecular pathology and the molecular biology. Last year: This year, the previous year, the results obtained;NO^ NOC-7(5 ~ 1000μM) was released from the solution and the time-dependent increase was confirmed by ESR. When this field is used for membrane removal treatment, it is necessary to determine the length of the original scar of ventricular tendon, and the solution of pCa 4.0 is dissolved in NOC-7 for 30 minutes. After that, in the solution of pCa 9.0 ~ 4.0, the frequency of amplitude, stiffness, and dynamic index of Li Yu's length were measured by 1%~ 12.5 ~ 0.125Hz. The relaxation time is very short, and the resting stiffness is very short. The Ca^<2+>-activated stiffness of NOC-7:5,50μM(NO^<0.69,5.6μM) decreases to 500,1000 μM (NO^<36,119μM). The index of ATPase activity decreased with the concentration dependence of NOC-7 at minimum stiffness,NOC-7:500μM. The activity of a square tendon is lower than that of NOC-7 in concentration-dependent manner, and the activity is lower than that of NOC-7:5μM. The results showed that the inhibition of ATP buffer energy was not maintained at a relatively low concentration of NO, but decreased at a relatively low concentration of NO, and the inhibition of ATPase activity was very weak at a relatively low concentration of NO, but decreased at a relatively low concentration of NO, and decreased at a relatively low concentration. Compared with high concentrations of NO above μM, the effect of NO on ATPase activity was significantly reduced. When NO> μM is applied, it is difficult for ATP supply to be insufficient, and it is difficult for ATP to slip away. When NO> μ M is applied, it is difficult for ATP supply to be insufficient. The difference between the tension and the degree of inhibition of the activity is that the contraction mechanism is different, and the normal contraction mechanism is different. The above results indicate that the defects in ATP supply system are related to the failure of the system. Now, remove the heart from the empty blood reperfusion system, record the above indicators, and determine the conditions. The ultimate goal is to achieve a clear understanding of the relationship between NO^-Ca^<2+> and gluten.

项目成果

Niall G.MacFarlane: "Effects of reactive oxygen species on myofilament function in a rabbit coronary artery ligation model heart failure."Pflugers Archiv. 438. 111-112 (1999)

Niall G.MacFarlane：“活性氧对兔冠状动脉结扎模型心力衰竭中肌丝功能的影响。”Pflugers Archive。

高橋俊介: "冠動脈結紮モデルを用いた心筋収縮タンパク機能に対する活性酸素種の効果"磁気共鳴と医学. 10. 78-81 (1999)

Shunsuke Takahashi：“使用冠状动脉结扎模型研究活性氧对心肌收缩蛋白功能的影响”《磁共振与医学》10. 78-81 (1999)。

高橋俊介: "一酸化窒素(NO^・)によるウサギ心室筋原線維収縮特性の変化"磁気共鳴と医学. 11. 103-106 (2000)

Shunsuke Takahashi：“一氧化氮（NO^·）引起的兔心室肌原纤维收缩特性的变化”《磁共振与医学》11. 103-106（2000）。

岡部栄逸朗: "NO^・と循環系,そして抗酸化薬"治療学. 33. 74-79 (1999)

Eiichiro Okabe：“NO^·，循环系统和抗氧化剂”治疗学33. 74-79（1999）。

岡部栄逸朗: "心臓の老化とフリーラジカル"シーエムシー出版. 9 (1999)

Eiichiro Okabe：“心脏老化和自由基”CMC Publishing 9（1999）。