質量分析計の開発改良に伴い, 臓器の代謝イメージングが実現可能となってきたが, 心臓は死後の代謝変化が著しく, 解糖系やクエン酸回路などの中心代謝産物の正確な代謝イメージングは難しかった。そこで, 死後の代謝変化を最小限にするため, マイクロウェーブによる固定法を開発した。さらに, 炭素13(13C)でラベルした基質を用いて, 心筋梗塞モデルのグルコースおよび乳酸のトレースイメージングも成功した。虚血の中心部ではグルコースを乳酸に変換するとともに, 乳酸を積極的にTCAサイクルで代謝していること, 虚血の周辺部位ではグルコースを積極的にTCAサイクルで代謝していることがトレースイメージングにより明らかとなった。
Acute ischemia produces dynamic changes in labile metabolites. To capture snapshots of such acute metabolic changes, we utilized focused microwave treatment to fix metabolic flow in vivo in hearts of mice 10 min after ligation of the left anterior descending artery. Our techniques allowed us to determine the fate of exogenously administered 13C6-glucose and 13C3-lactate. The penumbra regions, which are adjacent to the ischemic core, exhibited the greatest adenine nucleotide energy charge and an adenosine overflow extending from the ischemic core, which can cause ischemic hyperemia. Imaging analysis of metabolic pathway flows revealed that the penumbra executes accelerated glucose oxidation, with remaining lactate utilization for tricarboxylic acid cycle for energy compensation, suggesting unexpected metabolic interplays of the penumbra with the ischemic core and normoxic regions.

研究種目 : 若手研究(B)
研究期間 : 2014～2016
課題番号 : 26860585
研究分野 : 循環器内科