東京慈恵会医科大学

東京慈恵会医科大学 教育・研究年報 2018年版

制御機構の解析．第 124 回日本解剖学会総会・全国学術集会．新潟，３月．

分 子 生 理 学 講 座

17）久保優芽佳，辰巳徳史，鈴木英明，岡部正隆．トランスクリプトーム解析による横隔膜の発生で発現する新たな遺伝子の探索．第 124 回日本解剖学会総会・全国学術集会．新潟，３月．
18）姫岩翔子，辰巳徳史，長澤竜樹，矢野十織，岡部正隆．条鰭類の鰾の起源の検討．第 124 回日本解剖学会
総会・全国学術集会．新潟，３月．

講座担当教授：竹森准准講

19）辰巳徳史，岡部正隆．発生期横隔膜の初代培養法の確立と部位別レチノイン酸応答能の比較解析．第 124回日本解剖学会総会・全国学術集会．新潟，３月．
20）重谷安代，立花利公，岡部正隆．ポリプテルスの側線感丘後方移動時の基底膜の変化．第 124 回日本解剖学会総会・全国学術集会．新潟，３月．

Ⅳ．著

書1）矢野十織，阿部玄武，岡部正隆，田村宏冶．３．動物の進化

脊椎動物の上陸−水面の下でつくり込まれた陸生装備．日本動物学会編．動物学の百科事典．東京：丸善出版，2018．p.162 3．
2）重谷安代．Ⅰ．基礎編

６．生物の進化．早稲田大学先進理工学部生命医科学科編．生命科学概論：環境・エネルギーから医療まで．第２版．東京：朝倉書店，2019．p.53 61．

教
教

重筋生理学，体力医学

授：山口 眞紀
授：山澤德志子筋生理学，体力医学
筋生理学，薬理学，
体力医学
筋生理学，体力医学

師：大野哲生教育・研究概要
Ⅰ．示唆走査熱量測定（DSC）法による骨格筋細胞内水の相転移の観察
骨格筋細胞内には状態の異なる少なくとも５種類の水があることが核磁気共鳴（NMR）法，核磁気共鳴画像（MRI）法を用いた研究で明らかになっている。この違いは水分子と周囲の相互作用で形成されることを解明したが，この水分子と周りの分子との相互作用の解釈には複数あり，一義的にはわかっていない。
NMR も MRI もどちらも水分子プロトンのスピンをみる方法であるが，これらの方法とは異なる観点で水分子の状態をみるのが DSC 法である。この方法は温度変化に伴う比熱変化，つまり氷が水に融けるような相転移の検出に優れており，その温度変化で形成／崩壊する水分子や周りの分子との分子間相互作用変化を熱エネルギーとして検出できる。
DSC 法によるこれまでの研究により，ウシガエ
ルの除膜筋線維（スキンドファイバー）内には−10℃以下に融解ピークを持つ水が少なくとも２種類あることを解明した。これらの融解ピークは Dergerz らの研究によりわかっているミオシンやアクチンの変性温度まで加熱すると，それぞれの融解ピークの大きさが特異的に変化することも明らかになった。さらにミオシンフィラメントやアクチンフィラメントを選択的に除去したスキンドファイバーでも融解ピークの大きさが変化することが分かった。
今年度は，これまで行っていた ATP のない硬直状態のスキンドファイバーの計測結果が ATP の有無に影響されるかを確かめるため，収縮力を評価項
目として ATP のある弛緩状態と ATP のない硬直状態でのスキンドファイバーの熱安定性に大きな違いがあるかを検討した。硬直，弛緩のそれぞれの状態で 30℃，60 分間の熱負荷を与えた場合に熱負荷の前後での収縮力低下に違いがあるかを検討すると，どちらも熱負荷前の 80％程度まで収縮力は低下したが，硬直状態と弛緩状態での違いは認められなかった。これより，今まで計測してきた硬直状態の― 50 ―電子署名者 : 東京慈恵会医科大学
DN : cn=東京慈恵会医科大学, o, ou,
email=libedit@jikei.ac.jp, c=JP
日付 : 2020.02.01 09:08:31 +09'00'

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標本は弛緩状態に比べて特別なものでなく，弛緩状る情報を得るために，ミオシン頭部の ATP 加水分態の DSC 測定でも硬直状態の結果と同様の傾向が解中間体の分布をより安定なものにシフトさせる得られる可能性が示唆された。

2,3 ブタンジオンモノオキシム（BDM）を加えたときの X 線回折像を取得した。BDM の添加により，Ⅱ．悪性高熱症関連疾患をもたらしている骨格筋型
リアノジン受容体の解析
骨格筋の Ca2＋ 放出チャネルであるリアノジン受容体（RyR）の突然変異は種々の筋疾患を引き起こす。 中 で も 悪 性 高 熱 症（malignant hyperthermia : MH） は RyR の Ca2＋ 誘 発 性 Ca2＋ 放 出（Ca2＋induced Ca2＋ release : CICR）活性の異常亢進により引き起こされると考えられており，MH や関連疾患患者の遺伝子解析から 300 以上の RyR 点突然変異が報告されている。これらの変異多発領域は３箇所（領域１：35〜614 番，領域２：2,163〜2,458 番，
領域３：3,916〜4,943 番）あるが，いずれの領域についても実際の病態との相関は不明な点が多い。そこで本講座では，RyR の N 末端領域変異にまず焦点を絞り，その構造的特徴についての知識を得るた
めに，in silico で突然変異体の分子構造を構築し，これまでに機能解析をした MH 変異体および野生型（WT）の分子動力学（MD）シミュレーションを行った。50 ナノ秒のシミュレーションにより，変異体のうちサブドメインの境界に位置している変異体（R402C と R402H）の細胞質側の中心部構造が WT に比べて変化することが明らかになった。
この理由として D61 と R402 の水素結合相互作用の消 失 に よ り， サ ブ ド メ イ ン が 旋 回 し て， こ れ がCICR 活性を亢進する可能性が明らかになった。本手法により機能解析と MD シミュレーションを併用することで，点突然変異が機能的変異を起こす分子内機構が同定されていけば，悪性高熱発症を予測する低侵襲な検査／治療の開発に繋がることが期待される。
Ⅲ．外眼筋ミオシンに対する 2,3 ブタンジオンモノ
オキシムの効果
外眼筋は四肢体幹筋に発現するあらゆるミオシン重鎖アイソフォームを有するとともに外眼筋特有のミオシンアイソフォームをもち，骨格筋の中で最高の短縮速度を実現している。この機能を裏打ちする構造的特徴を探るために X 線回折法による微細構造解析を行ったところ，外眼筋線維の筋フィラメン
トは四肢体幹筋の速筋ミオシンと同様の基本構造を有するがミオシン頭部の構造的ゆらぎが速筋に比べて大きい可能性がこれまでに示された。
外眼筋ミオシン頭部の構造的ゆらぎについて更な外眼筋のミオシンでは構造ゆらぎは大きいままだった。高速運動を実現する外眼筋筋線維のミオシン頭部にみられる大きな構造ゆらぎは，ATP 加水分解中間体の分布の違い以外の要因によることが示唆された。
Ⅳ．プトレシン経口摂取がラット心筋の機能と構造に与える影響
これまでに，運動負荷を与えた群と与えない群のそれぞれに二価のポリアミンであるプトレシンを経口投与し心肥大経過を比較したところ，プトレシンの経口投与は運動負荷なしでは心筋中のプトレシン濃度を大きく上昇させるが明らかな心肥大は起こさないこと，運動負荷とともにプトレシンを投与すると心筋中のプトレシン濃度の上昇が抑制され，心肥大経過や心興奮性には大きな影響を及ぼさないことを明らかにした。そこで運動負荷とともにプトレシンを投与した際に心筋中のポリアミン濃度上昇が抑えられるのは，ポリアミンが運動負荷でどこかの臓器に蓄積されたか排泄された可能性を考え，ラットに運動負荷を与えた群と与えない群のそれぞれにプトレシンを経口投与した際の，主要臓器中のポリアミン濃度および尿中ポリアミン代謝物を HPCL 法により測定した。
骨格筋，肝臓，脾臓，腎臓，肺，脂肪でのポリアミン濃度は概ね心筋や血清と同様の振る舞いを示し，摂取したプトレシンは運動負荷により体内の他の臓器に蓄積されたのではなく体外に排泄されたか代謝された可能性が示唆された。そこで尿中ポリアミン濃度を調べたところ，臓器中および血清濃度とは異なり，安静群でも運動負荷群でもプトレシン摂取によりスペルミジンの尿中排泄量は増加している兆候が見られた。
摂取されたプトレシンは運動負荷により体外に排泄されてしまっただけではなく，しかるべき量がスペルミジンへ転換されているのではないかと考えられた。
Ⅴ．マウス骨格筋サテライト細胞から分化誘導した
骨格筋筋管細胞が発現するミオシン重鎖アイソフォーム
骨格筋肥大の鍵を握るのは，筋細胞間ニッシェに存在する骨格筋前駆細胞であるサテライト細胞であ― 51 ―

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る。また収縮機能の主役をなす骨格筋ミオシンにはシンを投与した際の尿中ポリアミン代謝物動態に関多彩なアイソフォームがあり，精緻な身体運動を実して興味深い知見が得られた。来年度はメタボロー現している。サテライト細胞が将来発現するミオシム解析も併用することによりポリアミンと運動負荷ンのアイソフォームがいつ決定されるかは効率的なを結ぶ鍵となる生化学的過程を抽出したい。

トレーニングを行う上で重要なポイントだが，未だわかっていない。
そこで骨格筋からサテライト細胞を単離し，invitro で多核細胞（筋管）に分化させ，外的要因の影響をいまだ受けない分化直後のミオシンアイソフォームを解析することを目的とし，マウス外眼筋，横隔膜，下肢筋よりサテライト細胞を単離，培養して分化させ，電気泳動でミオシンアイソフォームを分離した。
単離サテライト細胞から分化したばかりの筋管細胞が発現する主たるミオシンの移動度は細胞の由来によらず新生仔マウス腓腹筋ホモジネートのものとほぼ同等であった。
これより，刺激を受けて活性化したサテライト細胞は，一度共通の幼若ミオシンアイソフォームを発現し，おそらくその後に受ける機械的・化学的シグナルに応じて個別のアイソフォームを発現していく

２．教育
教育面では，医学科２年コース基礎医科学Ⅰのユニット「自然と生命の理」およびコース基礎医科学Ⅱのユニット「感覚器系」を主に担当した。ユニット「自然と生命の理」講義では，続くコース基礎医科学Ⅱで学ぶ各論的な器官系の働きを理解する土台となるような生理学の総論的な部分を，物理化学の立場から理解することを目的に内容を編成した。講義では講義中に学生が自らの理解を確認する時間を設けるとともに，講義終了時にその日の要点を用紙にまとめ提出することで，後日教員からのフィードバックを受ける機会とするよう工夫した。
演習では，講義内容の能動的な理解のために，達成度別小グループを編成し，講義内容を咀嚼するための演習課題を与え，それらをグループ内で教えあいながら解くという方式を引き続き採用した。この演習中には教員と学生との質疑応答も活発に行われるため，学生自身が受動的に講義を受けるだけでは気づかなかった問題点を抽出できるとともに，教員にとっても学生の理解の妨げとなっている箇所がどこであるかを知る助けにもなった。
実習では動物や人体を用いた生命現象にかかわる実験を，グループ構成員同士が方法を相談しながら進める選択実験を継続した。また，パソコンを用いて生命現象に関する時間変化をシミュレーションするパソコン実習も継続して行い，ばらばらになりがちな医学知識を頭の中で時々刻々の変化として再構ものと考えられた。

「点検・評価」
１．研究
悪性高熱症関連変異体のリアノジン受容体の解析においては，本年度は計算時間を 50 ナノ秒まで延長して解析し，分子動力学計算から得られた原子の配置を簡便に可視化できる解析手法を構築した。このようにして CICR 活性の異常亢進に関与している
RyR1 の機能的変異が同定されていけば，MH を予測する低侵襲な検査の開発に繋がる可能性が期待される。これに加えて，個体レベルでの解析を行うため，ヒト MH 変異を RyR1 遺伝子に導入したノックインマウスを作出した（順天堂大学 村山 尚氏らとの共同研究）。RyR1 遺伝子点変異ホモマウスは胎生死を引き起こし，ヘテロマウスはイソフルラン麻酔により体温が急上昇して死亡する MH 様症状を示した。また，RyR1 阻害薬であるダントロレンは，事前投与で体温上昇を阻害したとともに，イソフルラン麻酔により体温上昇中のマウスに投与する こ と で 体 温 低 下 を 引 き 起 こ し た。 こ れ よ り，
RyR1 遺伝子点変異ヘテロマウスは悪性高熱症モデル動物として有用であることが示された。
ポリアミン投与が心臓の構造・機能に与える影響に関する実験は本年度も分子生物学講座 大城戸真喜子氏と共同で推進した。運動負荷と同時にプトレ築するためのトレーニングを行った。
コース基礎医科学Ⅱではユニット「感覚器系」を担当した。本年度は昨年度よりも更にユニット内での内容連携を強化し，スライドの共有や講義内容の相互引用を増やすことにより感覚器系全体，ならびにユニット「神経系」との関わりが理解できるような構成を工夫した。また講義中に動画やデモンストレーションを数多く盛り込むことで学生が関心を持ちやすくするような工夫も行った。

研究業

績

Ⅰ．原著論文1）Sato C１）, Yamazawa T, Ohtani A２）, Maruyama Y１）,

― 52 ―

Memtily N (Xinjiang med Univ), Sato M１）, HatanoY １）, Shiga T ２）( ２ Univ Tsukuba), Ebihara T １）
(１ AIST). Primary cultured neuronal networks and東京慈恵会医科大学 教育・研究年報 2018年版

type 2 diabetes model mouse fatty liver tissues in福井，９月．
［J Phys Fit Sports Med 2018；7(6) : 364］

aqueous liquid observed by atmospheric SEM

9）Ikeda M, Ohno T, Nakahara N, Yamazawa T,(ASEM) : staining preferences of metal solutions.

Yamaguchi M, Morimoto S, Takemori S. (Oral) Sea-Micron 2019 ; 118 : 9 21.

sonal variation in the growth rate of nail. 第 73 回日
本体力医学会大会．福井，９月．［J Phys Fit SportsⅢ．学会発表

Med 2018；7(6) : 438］

1）Yamazawa T, Nakamura N(Kyoto Univ), Sato M１）,10）Tamagawa N, Nakahara N, Taguchi M, Takemori S.

Sato C１） (１ AIST). (Poster) Observation of tissues(Oral) Accelerometric evaluation of ordinary walking

in open aqueous solution by atmospheric scanningand posture walking. 第 73 回日本体力医学会大会．福electron microscopy (ASEM). WCP2018 KYOTO

井，９月．
［J Phys Fit Sports Med 2018；7(6) : 473］

(18th World Congress of Basic and Clinical Pharma-11）Yamazawa T, Yamaguchi M, Ogawa H１）, Muraya-cology). Kyoto, July.

ma T２）, Oyamada H (Showa Univ), Kurebayashi N２）,2）山澤德志子，山口眞紀，小川治夫（東京大），村山

Suzuki J３）, Kanemaru K１）３）, Sakurai T２）(２ Juntendo

尚 ，小山田英人（昭和大），呉林なごみ ，鈴木純Univ), Iino M １）３）( １ Univ Tokyo, ３ Nihon Univ).

１）

１）

１）

(Poster) Structure and function change of skeletal（１ 順天堂大），飯野正光２）（２ 日本大）．（ポスター）二（ カ リ フ ォ ル ニ ア 大 ）， 金 丸 和 典 ， 桜 井

muscle type ryanodine receptor. 日本生物物理学会第悪性高熱症関連変異を有する骨格筋型リアノジン受容

56 回年会．岡山，９月．
［生物物理 2018；58(Suppl.1体の構造と機能変化．日本筋学会第４回学術集会．倉2) : S400］２）隆12）河原巧紘，山口眞紀，山澤德志子，秋山暢丈，竹森敷，８月．
賢１），中原直哉，石田行知１）２）（１ 首都大学東重．（口頭）マウス骨格筋サテライト細胞から分化誘

京，２ 文京学院大）．（ポスター）βエスシンスキンド

導した骨格筋のミオシン重鎖発現パターン．第 135 回

3）渡辺成医会総会．東京，10 月．

処理は盲腸紐収縮フィラメント格子間隔を拡大する．

13）山澤德志子，小川治夫１），山口眞紀，村山

第 60 回平滑筋学会総会．東京，８月．

尚２），4）Morimoto S, Yamaguchi M, Ohno T, Takemori S.

小山田英人（昭和大），鈴木純二（カリフォルニア大），(Oral) Recovery process of potentiated mechanical

呉林なごみ２），金丸和典３），小口勝二１）（１ 東京大），signal of motor unit after prolonged contraction. 第桜井

73 回日本体力医学会大会．福井，９月．［J Phys Fit頭）リアノジン受容体 N 末端領域変異による構造とSports Med 2018 ; 7(6) : 340］

隆２）
（２ 順天堂大），飯野正光３）（３ 日本大）．（口機能変化．
第 248 回生理学東京談話会．
さいたま，12 月．

5）Yamazawa T, Yamaguchi M, Ogawa H(Univ To-14）中原直哉，田口美香，竹森kyo), Murayama T １）, Oyamada H(Showa Univ),重，木村澄子．（口頭）カエル舌筋の粘弾性構築とコネクチン．筋生理の集い．
東京，12 月．

Kurebayashi N１） (１ Juntendo Univ), Iino M (NihonUniv). (Oral) Study of mutant ryanodine receptor

15）Yamazawa T, Yamaguchi M, Ogawa H１）, Muraya-channel using functional analysis and molecular dy-ma T２）, Oyamada H (Showa Univ), Kurebayashi N２）,namics. 第 73 回日本体力医学会大会．福井，９月．［JSuzuki J３）, Kanemaru K１）３）, Sakurai T２）(２ Juntendo

Phys Fit Sports Med 2018；7(6) : 347］

Univ), Iino M １）３）( １ Univ Tokyo, ３ Nihon Univ).

6）Hirano K, Yamauchi H, Nakahara N, Hiratsuka R,(Poster) Investigation of mutant ryanodine receptor

Yamaguchi M, Takemori S. (Poster) Increased mus-channel activity using functional analysis and molecu-cle stiﬀness after eccentric contraction. 第 73 回日本lar dynamics. BPS19 (63rd Annual Meeting of The

体 力 医 学 会 大 会． 福 井， ９ 月．［J Phys Fit Sports
Med 2018 ; 7(6) : 351］

Biophysical Society). Baltimore, Mar.
16）山澤德志子 .（口頭）骨格筋の恒常性維持に対する

7）Nakahara N, Yamauchi H, Yamaguchi M, Takemo-

機能性食品素材の役割．第 92 回日本薬理学会年会．

ri S. (Poster) An x ray diﬀraction study on in vivo

大阪，３月．

skeletal muscle with maintained blood supply. 第 7317）Watanabe M (Tokyo Metropolitan Univ), Nakaha-

回 日 本 体 力 医 学 会 大 会． 福 井， ９ 月．［J Phys Fitra N, Ishida Y (Bunkyo Gakuin Univ). (Oral) Regula-Sports Med 2018 ; 7(6) : 353］

tion of thick and thin ﬁlaments organization during

8）Yamaguchi M, Ohkido M, Yamauchi H, Yamazawasmooth muscle contraction. FAOPS2019 (The 9thT, Ikeda M, Morimoto S, Takemori S. (Oral) Eﬀect ofFederation of the Asian and Oceanian Physiological

exercise on accumulation of ingested polyamine inSocieties Congress). Kobe, Mar. ［J Physiol Sci

various tissues of rats. 第 73 回日本体力医学会大会．

2019 ; 69(Suppl.1) : S33］

― 53 ―

東京慈恵会医科大学 教育・研究年報 2018年版

18）Yamazawa T.(Oral) Analysis of disease mutantsof type 1 ryanodine receptor using molecular dynam-

細 胞 生 理 学 講 座

ics and Ca2＋imaging. FAOPS2019 (The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological SocietiesCongress). Kobe, Mar.［J Physiol Sci 2019 ; 69(Suppl.1) : S44］
19）Nakahara N, Ohno T, Kimura M (Kagawa Nutrition Univ), Kimura S, Takemori S. (Poster) Diﬀeren-講座担当教授：南沢准准講

tial Scanning Calorimeter reveals interaction between
water and myoproteins. FAOPS2019 (The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress). Kobe, Mar. ［J Physiol Sci
2019 ; 69(Suppl.1) : S191］
20）Ohno T. (Poster) Structure of bound water inmyofibril suspension : a role of ATP. FAOPS2019(The 9th Federation of the Asian and OceanianPhysiological Societies Congress). Kobe, Mar.［JPhysiol Sci 2019 ; 69(Suppl.1) : S266］

教
教

享

授：福田 紀男
授：草刈洋一郎
師：赤池徹

循環生理・病態学
筋生理学
筋病態学
発達循環器学

教育・研究概要
Ⅰ．教育概要2018 年度に本講座は以下の課目を担当した。
医学科：コース基礎医科学Ⅱ（ユニット「循環器」（ユニット責任者：南沢），ユニット「泌尿器」（ユニット責任者：南沢），ユニッ
ト「呼吸器」，ユニット「機能系実習（生理学系）（ユニット責任者：南沢）」），コー
ス臨床基礎医学（ユニット「症候学演習」（ユニット責任者：草刈），ユニット「感染・免疫テュートリアル」），コース研究室配属，英語論文抄読演習，コース「臨床医学Ⅱ」（ユニット「症候から病態へ」）
看護学科：解剖生理学Ⅲ（ユニット責任者：南沢）
看護専門学校（慈恵看護専門学校）：解剖生理学講義（ユニット責任者：南沢）Ⅱ．研究概要１．大血管の発生と機能獲得・維持の機序解明
１）肺静脈系の特殊性と病態生理の解明
肺静脈は高濃度酸素血に曝されること，左心房と接合する肺静脈部位は心房細動を引き起こす異所性刺激発生部位になることなど，体静脈とは異なる特殊な低圧系血管であるが，その血管特性の理解は進んでいない。そこで肺静脈・左心房に特異的に発現するとされる転写因子 Pitx2 の両心房への過剰発現マウス及び欠損マウスを作成した。現在，その表現型を解析中である。また，手術的に左房狭窄を作成し，肺静脈血流うっ滞による肺高血圧症モデルラットを確立し，肺静脈系の構造異常と機能解析を行った。
２）動脈管閉鎖機序の解明
動脈管は，肺動脈と大動脈を連結し，血液をバイパスする胎生期特有の大血管であり，生後に閉鎖する。我々は，動脈管が生後に閉鎖する分子機序を，ラット胎仔，ニワトリ胚，ヒト標本を用いて検討している。2018 年度はプロスタグランジン E1 刺激による動脈管平滑筋細胞から分泌されるタンパク質の解析を行い，論文化した。また，胎盤のないニワト― 54 ―