心臓におけるin vivo 四次元代謝イメージング技術の開発と応用
【研究キーワード】
メタボローム / 虚血再灌流 / 代謝 / マイクロダイアライシス / マイクロダイアラシス法 / 四次元代謝イメージング / 同位体元素 / グルタチオン / レドックス
【研究成果の概要】
心筋障害部位での超急性期の代謝の継時的な変化をとらえるために、マイクロダイアラシス法を用いた技術の開発を行った。Wistarラットの左室心筋局所に ダイアリシスプロープを植え込んで、インジェクションポンプを用いて灌流し、終端より環流液を回収し、質量分析法で代謝産物を網羅的に解析した。虚血時および再還流時に、細胞外のグルタチオン関連物質の有意な変動が明らかになった。心筋培養細胞でも、虚血再酸素化時に、グルタチオンの細胞外への放出が増大し、細胞内の活性酸素、過酸化脂質が経時的に増大した。またグルタチオンの投与は、細胞内のグルタチオン濃度を保持し、虚血再酸素化時の細胞障害を抑制した。
【研究の社会的意義】
虚血再灌流における詳細なRedox代謝変化を検証するため、空間的および時間的な網羅的代謝解析技術を確立した。マイクロ波による心臓処理を行うことで代謝産物の死後のdegradationを完全に抑制し、虚血再灌流時のRedox代謝産物の局在の可視化（マッピング）に成功した。さらに、虚血および再灌流に伴い、ダイナミックに変化する代謝産物の推移を時間軸で把握するために、メタボローム解析とマイクロダイアリシス法を組み合わせた、同一個体で心筋細胞外の代謝変化を連続的に測定する手法を確立した。これらの手法を組み合わせた代謝4次元マッピングは代謝物の時間的変化を明らかにした点に特色を有する。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)