波長 1455 nm レーザを一点集光して生じる微小な熱パルスだけで、ラット成獣心筋細胞が拍動様の短縮を示す――本研究は、その現象を初めて体系的に定量し、興奮収縮連関（ECC）の中核であるカルシウム動態を完全に経由しない「熱駆動型収縮」の存在を明確に示しました。周囲温度36 ℃ではわずか約4 ℃の急峻な温度上昇で収縮が誘発される一方、25 ℃では11 ℃以上のパルスが必要であることから、心筋は生理温度域で著しい温度感受性を示すことがわかります。フルオ‑4で計測した細胞内Ca²⁺トランジェントは検出されず、さらにスキン化した細胞をCa²⁺フリー溶液に置いた条件でも同様の収縮が観察されました。これらの結果は、熱パルスがトロポミオシン–アクチン間相互作用の弱体化や薄膜の“on/off”平衡の右方移動を介して、直接アクチン‑ミオシン結合を促進することを示唆します。
本研究で確立された熱パルス刺激法は、電気刺激や光遺伝学的手法とは異なり、遺伝子導入を伴わずに心筋や骨格筋を非侵襲で局所駆動できる新しいプラットフォームを提供します。特に、カルシウム依存性調節をバイパスして収縮を制御できるため、Ca²⁺放出機構が障害された病態モデルや薬剤評価において強力なツールとなります。また、薄膜の熱応答性という観点からみれば、後年報告されたHyperthermal Sarcomeric Oscillations（HSOs）やContraction Rhythm Homeostasis（CRH）の基礎的理解にもつながる重要な知見です。熱による異常収縮が誘起されうる発熱・高体温環境の安全性評価、さらには局所温熱療法や光温熱デバイス開発への応用も期待されます。
論文情報・引用
Kotaro Oyama, Akari Mizuno, Seine A. Shintani, Hideki Itoh, Takahiro Serizawa, Norio Fukuda, Madoka Suzuki, Shin’ichi Ishiwata.
Microscopic heat pulses induce contraction of cardiomyocytes without calcium transients. Biochemical and Biophysical Research Communications 417, 607–612 (2012).