疑似上陸環境で飼育したカエルの多階層的心臓解析から考える心臓進化戦略転換の起点

基于模拟着陆环境中饲养的青蛙的多层次心脏分析，改变心脏进化策略的起点

• 批准号: 22K20506
• 负责人: 伊藤 愛
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20506/
• 关键词: 脊椎動物; 上陸; 心室; 拡張機能; 重力; 心臓; 両生類; バイオメカニクス

本研究は，“脊椎動物の上陸が心臓の拡張機能低下の外的要因であったのか”という問いに答える進化バイオメカニクス研究である．昨年度は疑似上陸環境での飼育環境の構築，動物モデルの作製を検討したものの，想定を超える難易度であったため，飼育が予定通りに進行しなかった．そのため，生息環境によって重力負荷が心臓に与える影響が異なる可能性が高いヘビを用いて，重力負荷の増大が臓器レベルの心室の拡張機能に及ぼす影響を調べた．ヘビは，生息環境によって心臓の位置が異なり，樹上棲のヘビの心臓相対位置は地表棲より頭に近いことが報告されている（Seymour and Lillywhite, 1976）．樹上棲のヘビは木に登る際，重力に逆らって心臓から脳まで血液を送る必要があり，生息環境による重力負荷の違いがヘビの血液循環に大きな影響を及ぼしている可能性が高い．そこで，昨年度は，地表棲と樹上棲のヘビ心室の臓器レベルの拡張機能と構造の違いの調査を行った．その結果，地表棲と樹上棲のヘビの心室硬さの間に有意な差はなく，心室壁の緻密層厚さも同程度であることが示唆された．しかしながら，調べた2種のヘビの心臓相対位置にあまり違いがなかったことから，地表棲と樹上棲の環境における重力負荷の影響の違いは，水棲から陸棲へと上陸する際に変化する重力負荷と比較して小さく，心室の拡張機能には大きな影響を及ぼさない可能性が考えられる．そのため，現在は疑似上陸動物モデルの作製に加えて，カエルとは異なる両生類を用いて，変態（幼体（水棲）から成体（陸棲））過程の心室の拡張機能の解析も進めている．

This study は "land vertebrate on の が heart viscera の outside the company, a low functioning の by で あ っ た の か" と い う asked い に answer え る evolution バ イ オ メ カ ニ ク ス research で あ る. Yesterday on the annual は suspected environment lu で の の rearing environment construct, animal モ デ ル の cropping を beg し 検 た も の の, scenarios を super え る difficulty level で あ っ た た め, rearing が designated general り に for し な か っ た. そ の た め, habitats に よ っ て crucial が heart に and gravity load え る influence が different な likely が る い ヘ ビ を with い て, gravity load の raised large が viscera レ ベ ル の ventricular の に company, zhang function and ぼ す influence を adjustable べ た. ヘ ビ は, habitats に よ っ て heart viscera の position が different な り, tree habitat の ヘ ビ の heart is crucial position は seaborne surface habitat よ り head に nearly い こ と が report さ れ て い る (Seymour and Lillywhite, 1976). Tree habitat の ヘ ビ は wood に る interstate, gravity に inverse ら っ て heart viscera か ら 脳 ま で blood を send る necessary が あ り, habitats に よ る gravity load の violations い が ヘ ビ の blood circulation に big き な influence を and ぼ し て い が high い る possibilities. Annual は そ こ で, yesterday, the surface habitat と tree habitat の ヘ ビ ventricular の viscera レ ベ ル の company, zhang function と tectonic の violations い の survey line を っ た. Habitat habitat そ の as a result, the surface と tree の ヘ ビ の ventricular hard さ の に intentionally な difference between は な く, ventricular wall の dense thick さ も with degree で あ る こ と が in stopping さ れ た. し か し な が ら, adjustable べ た two の ヘ ビ の heart is crucial position に seaborne あ ま り violations い が な か っ た こ と か ら, surface habitat と tree habitat の environment に お け る の gravity load impact の violations い は, aquatic か ら terrestrial へ と す lu on the event る に variations change す る gravity load と compare し て small さ く, The <s:1> 拡 tensor function of the ventricle に に the large <s:1> な the influence を and the ぼさな the possibility of が examination えられる. そ の た め, now は suspected on land animals モ デ ル に plus the の cropping え て, カ エ ル と は different な る struck living class を use い て, - state (larva (aquatic) か ら adult (terrestrial)) process の ventricular の company, zhang function analytical も の into め て い る.

项目成果

生息環境の異なるカエル類・ヘビ類から探る上陸による心室の受動的伸展性の変化

不同栖息地的青蛙和蛇因着陆而引起的心室被动伸展性的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 柳田 雄輝;加藤 誠;河田 友香;山本 岳洋;大島 裕明;藤田 澄男;伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋
• 通讯作者: 伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋

Comparative evaluation of passive mechanical properties of ventricles in different habitats using Anura and Serpente

使用 Anura 和 Serpente 比较评估不同栖息地心室的被动力学特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 花井 拓未;山本 岳洋;伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋
• 通讯作者: 伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋

両生類（カエル）における心室硬さ・構造と生息環境の関係～上陸によって心室は硬化したのか？～

两栖动物（青蛙）心室硬度/结构与栖息地之间的关系 - 心室是否因着陆而变硬？

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Kazuyo;Lye Theresa H.;Dan Yee Shan;Yu Jason D.G.;Silverman Ronald H.;Mamou Jonathan;Hoang Quan V.;Kazuyo Ito;伊藤一陽;Kazuyo Ito;Kazuyo Ito;岩崎真実;伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋;伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋;伊藤 愛，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋
• 通讯作者: 伊藤 愛，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋

上陸による脊椎動物の心臓進化の解明に向けた生息環境の異なる両生類（カエル）心室の力学特性の評価～イベリアトゲイモリへの展開～

评估不同栖息地两栖动物（青蛙）心室的力学特征，通过着陆阐明脊椎动物心脏的进化 - 延伸到伊比利亚青蛙 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Kazuyo;Lye Theresa H.;Dan Yee Shan;Yu Jason D.G.;Silverman Ronald H.;Mamou Jonathan;Hoang Quan V.;Kazuyo Ito;伊藤一陽;Kazuyo Ito;Kazuyo Ito;岩崎真実;伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋;伊藤 愛，Nguyen Vu，小椋 悠平，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋;伊藤 愛，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋;伊藤 愛，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋
• 通讯作者: 伊藤 愛，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋

名古屋工業大学 医用生体工学研究室

名古屋工业大学医学生物工程实验室