細胞内カルシウムスパーク現象の分子メカニズムの研究

细胞内钙火花现象的分子机制研究

• 批准号: 08670131
• 负责人: 川西 徹
• 金额: --
• 依托单位: 国立衛生試験所
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08670131/
• 关键词: 共焦点レーザー走査顕微鏡; カルシウムイオン; カルシウムスパーク; 蛍光プローブ; 心筋細胞

ラットあるいはモルモットの単離心室筋細胞にカルシウム蛍光プローブfluo-3を取り込ませ、高速走査型共焦点レーザー顕微鏡でビデオレイト(30画像/秒)で細胞内カルシウムイオンを画像化すると、多くの細胞の細胞質領域で、静止状態にもかかわらずノイズ状の小さな上昇が検出された。そこで顕微鏡の走査領域を1/8に絞り、時間分解能を8倍高めて画像取得すると(バンドスキャン)、この小さな上昇はノイズではなくカルシウムイオン濃度上昇であることが明らかとなった。即ち上昇は直径約2μmの領域で生じ、約10msecでピークに達し、30〜40msecで静止レベルまでもどる小さな領域の極めて速い上昇であることが画像化され、いわゆるカルシウムスパークであることが明らかとなった。スパークは細胞質領域全域にわたってランダムに生じ、蛍光強度の上昇の程度は一つ一つのスパークで異なるものの、時間経過はほとんど同じであった。このカルシウムスパークは、細胞をカルシウムアンタゴニストのニカルジピン3.0μM等で処置しても、頻度および時間的空間的パターンとも変化はなかった。一方、ライアノジン1.0μMを処置すると、消失した。さらにイソプロテレノール1.0μM処置では頻度はほとんど変化しなかったが、上昇の幅が大きくなり、同様な効果は10μMのフォルスコリン処置でも観察された。これらの結果から、(1)スパークは細胞内カルシウムイオン貯蔵部位からの一定単位のカルシウムイオン放出現象である、(2)この放出は細胞内サイクリックAMPの上昇によって増強されうる、ということが示唆された。続いて、画像取得にあたって走査をX軸方向のみにして(ラインスキャン)、時間分解能を約70μsecにして画像を得た。ラインスキャンで画像取得すると、約4msecの時間分解能のバンドスキャンによる画像化では困難であった電気刺激によるカルシウムイオン上昇(スパイク)の立ち上がり相の解析が可能となる。画像化されたスパイクをみると、細胞を長軸方向に走査した場合、細胞全体にわたって約2μmの周期的間隔でカルシウムイオン濃度上昇が生じている様子が上昇の立ち上がり相からみてとれ、さらに直前に比較的上昇の大きなカルシウムスパークが生じている部位では、上昇が遅れて生じることが明らかとなった。この結果から、スパーク現象が、生理的な興奮収縮連関におけるカルシウムイオン濃度上昇の一単位をなすことが示唆された。ちなみに、肝細胞、平滑筋細胞、海馬細胞等では、このような速いスパーク状のカルシウムイオンの上昇は観察されなかった。

The cell wall of the centrifugal chamber is characterized by a high speed confocal microscope (30 images/sec), a high speed confocal microscope, and a high speed confocal microscope. The micro-mirror's investigation area is 1/8 of the rotation, the time resolution energy is 8 times higher, the image acquisition is 8 times higher, the concentration is higher, and the time resolution energy is 8 times higher. That is, the rise of the field is about 2μm in diameter, about 10msec, about 30 ~ 40msec, about 10 msec, about 10 msec, about The whole area of cytoplasm is generated, the intensity of light increases, and the time passes. The frequency of treatment is different from that of time. The frequency of treatment is different from that of time. One side, the other side, the other side. The frequency of treatment at 1.0μM is different from that at 10 μM. The amplitude of treatment at 10μ M is different from that at 10μM. The results are as follows: (1) The release of intracellular protein from the storage site of intracellular protein is observed in a certain unit;(2) The release of intracellular protein is increased in the increase of AMP. In the middle of the picture, the image is obtained by examining the X-axis direction and the time resolution energy is about 70μsec. The time required for resolution of the image acquisition is about 4msec. The resolution of the image is difficult. The electrical stimulation is difficult. The phase resolution is possible. When the cell is examined in the long axis direction, the cell is divided into whole cells, and the interval of the cycle is about 2μm. The concentration increases, and the cell is increased. The phase increases, and the cell is increased. The result is that the physiological excitation and contraction are related to the increase of the concentration of the protein. The liver cells, smooth muscle cells, hippocampus cells, etc., are in the right place.

项目成果

Hikaru TANAKA,Toru KAWANISHI,Tomoyuki MATSUDA,Michihito TAKAHASHI,and Koki SHIGENOBU: "Intracellular Free Ca^<2+> Movements in CUltured Cardiac Myocytes as Shown by Rapid Scanning ConfocalMicroscopy" Journal of Cardiovascular Pharmacology. 27. 761-769 (19

Hikaru TANAKA、Toru KAWANISHI、Tomoyuki MATSUDA、Michihito TAKAHASHI 和 Koki SHIGENOBU：“快速扫描共聚焦显微镜显示培养心肌细胞内游离 Ca^<2> 运动”心血管药理学杂志。

Hikaru Tanaka,Kazuhide Nishimaru,Toshiyuki Sekine,Toru Kawanishi,Ryu Nakamura,Koji Yamagaki and Koki Shigenobu: "Two Dimensional Millisecond Analysis of Intracellular Ca^<2+> Sparks in Cardiac Myocytes by Rapid Scanning Confocal Microscopy : Increase in A

Hikaru Tanaka、Kazuhide Nishimaru、Toshiyuki Sekine、Toru Kawanishi、Ryu Nakamura、Koji Yamagaki 和 Koki Shigenobu：“通过快速扫描共聚焦显微镜对心肌细胞内 Ca^<2 > 火花进行二维毫秒分析：A 的增加

田中光、重信弘毅: "共焦点レーザー顕微鏡法" 日本臨床. 54. 711-717 (1996)

Hikaru Tanaka、Hiroki Shigenobu：“共聚焦激光显微镜”日本临床 54. 711-717 (1996)

川西徹: "高速走査型共焦点レーザー顕微鏡による細胞内カルシムウイオン濃度のリアルタイムイメージング" バイオイメージ. 5. 23-25 (1996)

Toru Kawanishi：“使用高速扫描共焦激光显微镜实时成像细胞内钙离子浓度”Bioimage 5. 23-25（1996）。

Hikaru TANAKA,Toru KAWANISHI,Yoshimitsu KATO,Ryu NAKAMURA,and Koki SHIGENOBU: "Restricted Propagation of Cytoplasmic Ca^<2+> Oscillations into the Nucleus in Guinea Pig Cardiac Myocytes as Revealed by Rapid Scanning Confocal Microscopy and Indo-1" Japanes

Hikaru TANAKA、Toru KAWANISHI、Yoshimitsu KATO、Ryu NAKAMURA 和 Koki SHIGENOBU：“通过快速扫描共聚焦显微镜和 Indo-1 揭示豚鼠心肌细胞细胞质 Ca^<2> 振荡进入细胞核的受限传播”日本