Influence of external stimuli on cardiac development and cardiomyocyte function

本研究課題は、心臓をキーワードとして、心臓や心臓の細胞に外的刺激を与えて、その応答を短期的・長期的に観測することにより、心臓疾患のメカニズムから未病医学への応用につながるヒントを探る。そのために実験的研究は、細胞から心臓発生まで、多層的なスケールで行っている。本研究の独創性は、オリジナルな装置開発にも重点を置き、細胞スケールにおいて発生期の心臓細胞（心筋＋繊維芽）にμメートルスケールで拍動に似た力学的刺激を与え、細胞の応答を観測する装置と構築した。22年度より、細胞自体の自律的な拍動のリズムと刺激のタイミングを制御するために高速画像処理によるリアルタイムフィードバック機構を装置に取り込み、実験に導入した。本年度は、使用する細胞の発生期を5日目の鶏胚心臓に変更した。10日目より7日目の胚心臓のほうが刺激に応答する確率が高いことがわかっており、今回は更に早期の胚を利用した。特筆すべき結果は、5日目胚では、刺激のタイミングを予想される自律拍動のタイミングの直前に制御した際に、外的刺激が自律拍動を抑え、刺激のタイミングで拍動を持続することが確認された。7日目の胚ではあまり見られなかった。しかし、長期的に観測を続けると、典型的な集合体は刺激と別のタイミングでの自律拍動を起こした。そして、二つの拍動の競合により、一時的な拍動リズムが不安定化した。その後、10時間ほどかけて内在的な自律拍動のみが観察された。心臓発生の研究は、OCT（光干渉断層計）鶏胚心臓へ化学的環境因子の与える影響を調べた。エタノールとカフェインの添加では、エタノールは心臓の拍動間隔を長くして、カフェイン添加は短くした。興味深いことに、一時的な添加にもかかわらず、その影響が数日にわたり観測された。それぞれの添加物が添加後に発生に影響を与え、心臓の形状に変化をもたらした可能性が示唆される。形状の詳細に観測する必要がある。

本研究課題は、心臓をキーワードとして、心臓や心臓の細胞に外的刺激を与えて、その応答を短期的・長期的に観測することにより、心臓疾患のメカニズムから未病医学への応用につながるヒントを探る。そのために実験的研究は、細胞から心臓発生まで、多層的なスケールで行っている。本研究の独創性は、オリジナルな装置開発にも重点を置き、細胞スケールにおいて発生期の心臓細胞（心筋＋繊維芽）にμメートルスケールで拍動に似た力学的刺激を与え、細胞の応答を観測する装置と構築した。22年度より、細胞自体の自律的な拍動のリズムと刺激のタイミングを制御するために高速画像処理によるリアルタイムフィードバック機構を装置に取り込み、実験に導入した。本年度は、使用する細胞の発生期を5日目の鶏胚心臓に変更した。10日目より7日目の胚心臓のほうが刺激に応答する確率が高いことがわかっており、今回は更に早期の胚を利用した。特筆すべき結果は、5日目胚では、刺激のタイミングを予想される自律拍動のタイミングの直前に制御した際に、外的刺激が自律拍動を抑え、刺激のタイミングで拍動を持続することが確認された。7日目の胚ではあまり見られなかった。しかし、長期的に観測を続けると、典型的な集合体は刺激と別のタイミングでの自律拍動を起こした。そして、二つの拍動の競合により、一時的な拍動リズムが不安定化した。その後、10時間ほどかけて内在的な自律拍動のみが観察された。心臓発生の研究は、OCT（光干渉断層計）鶏胚心臓へ化学的環境因子の与える影響を調べた。エタノールとカフェインの添加では、エタノールは心臓の拍動間隔を長くして、カフェイン添加は短くした。興味深いことに、一時的な添加にもかかわらず、その影響が数日にわたり観測された。それぞれの添加物が添加後に発生に影響を与え、心臓の形状に変化をもたらした可能性が示唆される。形状の詳細に観測する必要がある。