冬眠中の心筋細胞のT管膜維持機構の解明による革新的心不予防法の創出

本研究は，冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類の心筋細胞を比較し，冬眠哺乳類に備わるT管膜維持機構の解明を目指している．冬眠哺乳類の心筋細胞のT管膜は，冬眠時だけではなく非冬眠時においての知見も乏しい．そのため，低温・低力学負荷に耐えうる冬眠哺乳類のT管膜構造は，冬眠前から非冬眠動物と異なるのか，それとも冬眠時にのみ発揮される独自の維持機構を備えるのか不明である．そこで本年度は，冬眠哺乳類に備わるT管膜維持機構の解明の第一歩として，冬眠哺乳類ハムスターの非冬眠時におけるT管膜の構造は，非冬眠哺乳類ラットと異なるのか検証した．まず，通常飼育した非冬眠時のハムスターとラットの心臓から単離した心筋細胞の膜をFM4-64で染色し，共焦点レーザ顕微鏡で観察した．取得した画像を周波数解析し，T管膜の周期性を定量化したところ，両動物間のT管膜の周期性や存在する間隔に大きな違いはみられなかった．次に，T管膜の頑丈さの違いを調べるために，単離心筋細胞を低浸透圧環境下に置くことで細胞膜に瞬間的な引張負荷を与えた．その結果，ハムスターとラットのT管膜の崩壊度に顕著な差は認められなかった．これらのことから，非冬眠時において，冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類のT管膜には，構造的・力学的差異はほとんどないことが示唆された．以上より，冬眠哺乳類の心筋細胞のT管膜は，非冬眠時から壊れにくい特性を有するのではなく，冬眠時に機能する維持機構が存在することが示唆された．単離心筋細胞を用いた研究と並行して，ハムスターの人工冬眠を誘導するための日照時間および温度のコントロール可能な飼育環境を構築した．

本研究は，冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類の心筋細胞を比較し，冬眠哺乳類に備わるT管膜維持機構の解明を目指している．冬眠哺乳類の心筋細胞のT管膜は，冬眠時だけではなく非冬眠時においての知見も乏しい．そのため，低温・低力学負荷に耐えうる冬眠哺乳類のT管膜構造は，冬眠前から非冬眠動物と異なるのか，それとも冬眠時にのみ発揮される独自の維持機構を備えるのか不明である．そこで本年度は，冬眠哺乳類に備わるT管膜維持機構の解明の第一歩として，冬眠哺乳類ハムスターの非冬眠時におけるT管膜の構造は，非冬眠哺乳類ラットと異なるのか検証した．まず，通常飼育した非冬眠時のハムスターとラットの心臓から単離した心筋細胞の膜をFM4-64で染色し，共焦点レーザ顕微鏡で観察した．取得した画像を周波数解析し，T管膜の周期性を定量化したところ，両動物間のT管膜の周期性や存在する間隔に大きな違いはみられなかった．次に，T管膜の頑丈さの違いを調べるために，単離心筋細胞を低浸透圧環境下に置くことで細胞膜に瞬間的な引張負荷を与えた．その結果，ハムスターとラットのT管膜の崩壊度に顕著な差は認められなかった．これらのことから，非冬眠時において，冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類のT管膜には，構造的・力学的差異はほとんどないことが示唆された．以上より，冬眠哺乳類の心筋細胞のT管膜は，非冬眠時から壊れにくい特性を有するのではなく，冬眠時に機能する維持機構が存在することが示唆された．単離心筋細胞を用いた研究と並行して，ハムスターの人工冬眠を誘導するための日照時間および温度のコントロール可能な飼育環境を構築した．