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器官系機能調節学(協力)心・血管学

研究室概要

生体が遭遇する様々な環境変化に対する心臓機能の適応と、その破綻のメカニズムを電気生理学的手法と分子生物学、遺伝子・細胞工学、免疫組織化学、およびコンピュータシミュレーションを組み合わせて解析している。研究には、遺伝子、単一細胞、組織、器官、個体、集団のレベルにまで至る多様な実験・解析系を用いている。プロジェクト毎に国内外の研究者と協力して研究を推進してきた。大学院生への教育支援として、他大学への内地留学や国際学会での発表を奨励して経済的援助などを行ってきた。

研究プロジェクト

1.心筋イオンチャネルと薬物相互作用の構造機能連関

心筋Kチャネルを人為的に発現させ細胞電気生理実験で、薬物による心筋Kチャネル抑制の分子機構を検討し、チャネル内薬物結合の三次元シミュレーションモデルと組み合わせて解析している。この研究では、薬物誘発性QT延長症候群の病態解明と予防対策としてのIn Silico創薬分子設計を目指している。(米国ユタ大学との共同研究)

2.心臓突然死のメカニズム解明と治療に関する研究

東京大学大学院工学研究科と共同で開発した心筋活動電位の高分解能工学マッピング実験システムを用いて、心室頻拍・細動(VT/VF)の原因となる渦巻き型旋回興奮(スパイラル・リエントリー)の成立機構と薬物や電気刺激、温度刺激による抑制を検討し、不整脈による心臓突然死の革新的な予防法の開発を目指している。(東京大学工学部との共同研究)

3.心臓のリモデリングと不整脈

心肥大・心不全などの病態に伴う心筋の形態・機能変化(リモデリング)と致命的な不整脈発生(VT/VF)の関連を完全房室ブロックや心室高頻度刺激のモデル動物を用いて主にイオンチャネル・トランスポータ、Ca制御たんぱくの発現変化の面から解析している。(京都大学内分泌代謝内科との共同研究)

4.心臓のペースメーカ機能

洞房結節ペースメーカ機能や、心房あるいは肺静脈起始部異所性興奮の成立機構を電気生理学・免疫組織化学の手法とコンピュータシミュレーションを組み合わせて解析している。

5.心拍変動の新しい指標を用いた、突然死の予測と健康ストレスに基づく健康障害のエビデンス作り

年間5万例のホルター24時間心電図の大規模データベースを保有しており、生活行動様式と心血管イベントの関連を解析して、現代社会のストレスと健康障害の関連に関するエビデンス作りを目指している。

教員

構成員名役職所属
神谷 香一郎 教授 心・血管分野
本荘 晴朗 教授 心・血管分野
植田 典浩 助教 心・血管分野
山﨑 正俊 特任助教 心・血管分野

研究実績

  • 2016年
    1. Tomii N, Yamazaki M, Arafune T, Honjo H, Shibata N, Sakuma I. Detection algorithm of phase singularity using phase variance analysis for epicardial optical mapping data. Transaction on Biomedical Engeneering, 2016; 63: 1795-1803.  
    2. Kushiyama Y, Honjo H, Niwa R, Takanari H, Yamazaki M, Takemoto Y, Sakuma I, Kodama I, Kamiya K. Partial IK1 blockade destabilizes spiral wave rotation center without inducing wave breakup and facilitates termination of reentrant arrhythmias in ventricles. American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology, 2016; 311: H750-H758.
    3. Takanari H, Bourgonje V J A, Fontes M S C, Raaijmakers A AJ, Driessen H, Jansen J A, van der Nagel R, KOK Bart, van Stuijvenberg L, Boulaksil M, Takemoto Y, Yamazaki M, Tsuji Y, Honjo H, Kamiya K, Kodama I, Anderson M E, van der Heyden M A G, van Rijen H V M, van Veen T A B, Vos M A. Calmodulin / CaMKII inhibition improves intercellular communication and impulse propagation in the heart, and is anti-arrhythmic under conditions when fibrosis is absent. Cardiovascular Research, 2016; 111: 410-421.
    4. Harada M, Hojo M, Kamiya K, Kadomatsu K, Murohara T, Kodama I, Horiba M. Exogenous midkine administration prevents cardiac remodeling in pacing-induced congestive heart failure of rabbits. Heart and Vessels, 2016; 31: 96-104.
    5. Yamada C, Kuwahara K, Yamazaki M, Nakagawa Y, Nishikimi T, Kinoshita H, Kuwabara Y, Minami T, Yamada Y, Shibata J, Nakao K, Cho K, Arai Y, Honjo H, Kamiya K, Nakao K, Kimura T. The renin-angiotensin system promotes arrhythmogenic substrates andalethal arrhythmias in mice with non-ischemic cardiomyopathy. Cardiovascular Research, 2016; 109: 162-173.
    6. Inada S, Zhang H, Tellez J O, Shibata N, Nakazawa K, Kamiya K, Kodama I, Mitsui K, Dobrzynski H, Boyett M R, Honjo H. Importance of gradients in membrane properties and electrical coupling in sinoatrial node pacing. PLoS ONE , 2016; 9: e94565.
  • 2014年
    1. Harada T, Arafune T, Yamazaki M, Honjo H, Shibata N, Sakuma I. Simultaneous optical mapping system of endocardial and epicardial excitation. Conference proceedings: 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014; 2853-2856.
    2. Yamakawa H, Murata M, Suzuki T, Yada H, Ishida H, Aizawa Y, Adachi T, Kamiya K, Fukuda K. Suppression of Rad leads to arrhythmogenesis via PKA-mediated phosphorylation of ryanodine receptor activity in the heart. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2014; 452:701-707.
    3. Ueda N, Yamamoto M , Honjo H, Kodama I, Kamiya K. The role of gap junctions in stretch-induced atrial fibrillation.Cardiovascular Research, 2014;104: 364-370.
    4. Iida M, Yamamoto M, Ishiguro Y S, Yamazaki M, Ueda N, Honjo H, Kamiya K. Urinary type IV collagen is related to left ventricular diastolic function and brain natriuretic peptide in hypertensive patients with prediabetes. Journal of Diabetes and Its Complications, 2014; 28: 824-830.
    5. Hernandez I, Arafune T, Shibata N, Yamazaki M, Honjo H, Sakuma I.Optical mapping with a precise image registration to observe late phase 3 EAD. Journal of Medical and Bioengineering,2014; 4: 41-46.

研究キーワード

心電図、不整脈、心筋イオンチャネル