ニポウ式共焦点顕微鏡による心筋細胞内Ca^<2+>waveの高速観察

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ニポウ式共焦点顕微鏡による拍動時の心筋細胞Ca^<2+>動態の高速観察光学的改善をおこなったニポウ式共焦点顕微鏡を用いて、成獣ラット心筋細胞におけるCa^<2+>wave、sparksおよび電気刺激時の細胞質と核内と核内のCa^<2+>変化を記録、解析して、拍動時の核内Ca^<2+>動態について検討した。方法:ニポウ式共焦点スキャナニットを倒立顕微鏡に取り付け、高速CDビデオカメラを用いて画像データをデジタル記録した。画像データの解折をNIH-Image1.62(NIH)で行った。Ca^<2+>蛍光指示薬Fluo-3(10μM,Molecular Probe)を用いた。Ca^<2+>とCa^<2+>sparksは、静止時の心筋細胞に自然に生じたものを記録した。また、電気フィールド刺激で心筋細胞の拍動をを誘発した。結果:電気刺激時の心筋細胞における細胞質および核内Ca^<2+>の超高速画像化(4 msec/full frame)に成功した。電気刺激時の心筋細胞における核内Ca^<2+>の変化は、上昇相、下降相ともに細胞質Ca^<2+>より遅れて変化し、さらに上昇相で2相性(急速相と緩除相)を示した。核内Ca^<2+>上昇相の緩相から下降相にかけてFickの拡散モデルと一致した。またこのモデルの拡散係数を大きくしたとき、急速相も拡散モデルと一致した。核に沿って伝播するspiral Ca^<2+> waveによって生じた核内Ca^<2+>上昇は、核内膜からのCa^<2+>上昇は、核内膜からのCa^<2+>放出を誘発せず、核内を伝播しなかった。さらに、静止時の心筋細胞の細胞質でみられるCa^<2+>sぱrksは、核内では観察されなかった。考察:電気刺激時の心筋細胞にける核内Ca^<2+>の変化は、細胞質Ca^<2+>が核孔を介して拡散により移動するためと考えられた。また、核内Ca^<2+>の上昇相の2相性から、核孔のCa^<2+>透過性が細胞質のCa^<2+>濃度によって制御されていることが示唆された。また核内にはCa^<2+>放出部位は存在せず、核内におけるCa^<2+>の移動は、細胞質におけるCa^<2+>waveの伝達とは異なり、拡散であることが示された。まとめ:本研究により、ニポウ式共焦点顕微鏡による心筋細胞内Ca^<2+>動態の高速観察法を確立した。