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Medi-learning

循環器系 — 細胞

心臓の細胞

心筋細胞 (作業/節律性) + 血管壁 3 細胞種 + E-C coupling (Ca2+ 動態) 作業心筋細胞 (working cardiomyocyte) サルコメア アクチン/ミオシン 分岐 + 単/二核 巨大ミトコ ~30% ↑ 介在板 (intercalated disc) • Desmosome (機械接着) + Adherens (N-cadherin) • Gap junction (Cx43) → 電気的合胞体 マーカー: TNNT2, MYH7, ACTC1 — 90% を占める 節律性心筋 (pacemaker) SA 結節 (洞房) 右心房 — 自発脱分極 60-100/分 If (HCN4) → "funny current" AV 結節 伝導遅延 (~0.1 s) — 心室充満 予備ペースメーカー 40-60/分 His-Purkinje 系 CNTN2、太い線維、高速伝導 4 m/s マーカー: HCN4, TBX3, ISL1 興奮収縮連関 (E-C coupling) 活動電位 膜脱分極 L型Ca²⁺ ch. 細胞外Ca²⁺流入 RyR2 開口 CICR SR Ca²⁺ 放出 [Ca²⁺]i ↑↑ → TnC 結合 → トロポミオシン解除 → アクチン-ミオシン滑走 弛緩 • SERCA2a で SR 回収 (PLN リン酸化で促進) • NCX で細胞外排出 (3Na/1Ca 逆) 心不全での障害 • SERCA2a ↓ → 弛緩低下 • RyR2 漏出 → 不整脈 • β1↑ (cAMP/PKA) → β遮断薬で軽減 血管壁の細胞種 内膜: 内皮細胞 (single) CDH5 (VE-cad), PECAM1 NO (eNOS), tPA, thrombomodulin 中膜: VSMC (平滑筋) α-SMA, SM-MHC (収縮型) 合成型 ⇄ 動脈硬化進展のキー 外膜: 線維芽 + ペリサイト 心臓常在マクロファージ — 隠れた電気伝導サポーター resident CCR2− LYVE1+ 胎生由来 (yolk sac) • AV 結節周囲に分布 (Hulsmans 2017) • Cx43 で心筋と gap junction → 伝導補助 • 死細胞貪食 (efferocytosis) + tissue repair 枯渇 → AV ブロック (動物実験) infiltrate CCR2+ (骨髄由来) 浸潤性 Mφ • MI 後に骨髄から動員 • 炎症性損傷 + IL-1β 等 過剰活性化 → 心不全進展 canakinumab で心血管 ev↓
心筋細胞 (作業/節律性) 構造 + 興奮収縮連関 + 血管壁 3 細胞種
細胞機能マーカー
作業心筋細胞収縮TNNT2, MYH7, ACTC1
節律性心筋細胞 (SA/AV)ペースメーカーHCN4, TBX3
Purkinje 細胞高速電導CNTN2
心臓線維芽細胞ECM 産生、心室間質支持、損傷後リモデリングTCF21, PDGFRA
常在マクロファージ修復、刺激伝導系メンテナンスCCR2-/LYVE1+
冠血管内皮血管バリア、NO 産生CDH5 (VE-cad), PECAM1
冠周皮 (pericyte)毛細血管周囲、収縮PDGFRβ

心筋収縮の分子機構

① 活動電位 膜脱分極 SA node 起源 ② L型 Ca²⁺ ch. 細胞外 Ca²⁺ 少量流入 ③ RyR2 開口 CICR (Ca 誘導 Ca 放出) ④ SR Ca²⁺ 放出 [Ca²⁺]i ↑↑ (~100 倍) ⑤ TnC 結合 トロポニン 脱抑制 ⑥ アクチン-ミオシン滑走 → 収縮 クロスブリッジ循環 (ATP 消費) サルコメア短縮 → 心室拍出 ⑦ 弛緩 (Ca²⁺ 除去) • SERCA2a → SR 内回収 (PLN リン酸化で促進) • NCX → 細胞外排出 (3 Na+/1 Ca²⁺ 逆方向) 心不全での E-C coupling 障害 • SERCA2a 発現 ↓ → 弛緩速度 ↓ (拡張不全) • RyR2 漏出 (PKA 過剰リン酸化) → 不整脈 • [Ca²⁺]i 動員 ↓ → 収縮力 ↓ → ジゴキシン: Na/K-ATPase 阻害で NCX 抑制 → [Ca²⁺]i ↑ 自律神経による調節 • 交感 β1 → cAMP/PKA → LTCC + PLN + RyR2 → 収縮 ↑ + 弛緩 ↑ + 心拍 ↑ • 副交感 M2 → Gi → cAMP ↓ → 心拍 ↓ → β-blocker = ②③④を弱め酸素需要 ↓
心筋 E-C coupling — 活動電位から収縮 → 弛緩までの 7 ステップ

血管内皮の機能

  • バリア機能
  • NO 産生(eNOS)→ 血管拡張
  • 抗血栓性(thrombomodulin, tPA)
  • 血管新生 (VEGF 応答)
  • 機械刺激センサー(shear stress → KLF2)

血管平滑筋細胞 (VSMC)

  • 収縮型 (contractile): 健常、α-SMA・SM-MHC
  • 合成型 (synthetic): 動脈硬化巣で増殖・ECM 産生、KLF4 で再分化
  • 表現型スイッチが動脈硬化進展のキー