A paradigm shift in fetal oxygen regulation implicated in heart regeneration.

哺乳類の心筋細胞は胎生期には活発に分裂するが、出生後は分裂・再生能を失う。このことが成体心筋の再生を阻む最大の要因である。我々は最近、出生時の肺呼吸開始による体内酸素増加[動脈血酸素分圧PO2: 胎生期25mmHg→出生後95mmHg]が心筋分裂を停止させること、即ち、心筋分裂には低酸素環境が必要であることを明らかにした。一方、両生類アホロートルは成体期においても強い心筋再生能を有しているが、我々の予備検討では、彼らは成体期においても哺乳類胎児と同等の低酸素環境[25mmHg]を維持しており、強い心再生能との関連が示唆される。そこで本研究では、アホロートルの低酸素維持機構を解明し、哺乳類心筋再生への応用を目指す。アホロートルは通常、水中で鰓・皮膚・肺の3つの呼吸器を用いて酸素を取り込むが、酸素摂取に対する各々の貢献度[依存度]は不明である。我々は前年度より、ポルフィリンを用いた生体PO2計測系の改良を進めており、従来の単一スポット計測だけでなく、単一/複数ポイントでの連続タイムラプス計測、更に、一定領域の二次元スキャンが可能となった。これを用いてアホロートルの背側大動脈を観測点とし、各呼吸器からの単独酸素投与に対するPO2上昇反応（≒酸素摂取活性）を評価したところ、鰓、皮膚に比べて肺で迅速・強力であったことから、肺は十分な呼吸予備能力を持つと考えられた。一方、両肺を切除した個体の表現型を解析したところ、術後2週までは鰓収縮回数の増加等の異常が見られたが、以後は改善し、6か月経過時点で殆どの個体が生存していた。以上より、アホロートルは低酸素環境下で生きており、肺呼吸を完全に阻害しても鰓・皮膚の呼吸予備能、及び酸素消費の低減により適応生存が可能であり、この段階での肺への依存度は低いと考えられた。一方、肺は十分な呼吸予備能力を有しており、現時点でこのことの意義は不明である。

哺乳類の心筋細胞は胎生期には活発に分裂するが、出生後は分裂・再生能を失う。このことが成体心筋の再生を阻む最大の要因である。我々は最近、出生時の肺呼吸開始による体内酸素増加[動脈血酸素分圧PO2: 胎生期25mmHg→出生後95mmHg]が心筋分裂を停止させること、即ち、心筋分裂には低酸素環境が必要であることを明らかにした。一方、両生類アホロートルは成体期においても強い心筋再生能を有しているが、我々の予備検討では、彼らは成体期においても哺乳類胎児と同等の低酸素環境[25mmHg]を維持しており、強い心再生能との関連が示唆される。そこで本研究では、アホロートルの低酸素維持機構を解明し、哺乳類心筋再生への応用を目指す。アホロートルは通常、水中で鰓・皮膚・肺の3つの呼吸器を用いて酸素を取り込むが、酸素摂取に対する各々の貢献度[依存度]は不明である。我々は前年度より、ポルフィリンを用いた生体PO2計測系の改良を進めており、従来の単一スポット計測だけでなく、単一/複数ポイントでの連続タイムラプス計測、更に、一定領域の二次元スキャンが可能となった。これを用いてアホロートルの背側大動脈を観測点とし、各呼吸器からの単独酸素投与に対するPO2上昇反応（≒酸素摂取活性）を評価したところ、鰓、皮膚に比べて肺で迅速・強力であったことから、肺は十分な呼吸予備能力を持つと考えられた。一方、両肺を切除した個体の表現型を解析したところ、術後2週までは鰓収縮回数の増加等の異常が見られたが、以後は改善し、6か月経過時点で殆どの個体が生存していた。以上より、アホロートルは低酸素環境下で生きており、肺呼吸を完全に阻害しても鰓・皮膚の呼吸予備能、及び酸素消費の低減により適応生存が可能であり、この段階での肺への依存度は低いと考えられた。一方、肺は十分な呼吸予備能力を有しており、現時点でこのことの意義は不明である。