ESR法による細胞内酸素濃度測定法の開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03557098
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 桐野 豊 九州大学, 薬学部, 教授 (10012668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶋本 典夫 武田薬品工業, 研究開発本部・筑波研究所, 主任研究員 ; 内海 英雄 昭和大学, 薬学部, 助教授 (20101694) ; 小沢 俊彦 放射線医学総合研究所, 薬理化学研究部, 主任研究官 (40160858)
• Keywords: 電子スピン共鳴法 / ESR / 生体内酸素濃度測定法 / 細胞内酸素濃度 / 無侵襲測定 / 酸素傷害

Research Abstract

安定常磁性種をプロ-ブとするESR法による酸素濃度測定法を確立する、即ち、細胞懸濁液、組織切片、まるごとの器官及び動物個体の各対象において、細胞内の酸素濃度を細胞外と区別して測定する標準実験法を3年間で確立することが本研究の目的である。初年度の重点課題は最適スピンプロ-ブの探索と最適ESRスペクトル・パラメ-タ-の探索である。
(1)試験装置の整備:計画の通りに、ESR装置(設備備品)を購入し、性能試験も終了し、現在では日常的に測定を行っている。試料の酸素濃度を速やかにかつ簡便に変化させるため、サンプルチュ-ブ及びホ-ルダ-に工夫を凝らした。特殊なガス透過性のプラスチック薄層フィルムでサンプルチュ-プを作製し、速やかにガス交換が行われ、試料溶液中の溶存酸素濃度を便利に変化させられるようにした。
(2)安定ニトロキシドラジカル及びアクティブ・チャ-コ-ルを対象として、そのESRスペクトルの酸素感受性を水溶液あるいは懸濁状態で調べた。ESRパラメ-タ-としては、半飽和マイクロ波パワ-は、可変量の水を含む試料に対しては、再現性がなく、また、現有装置ではパワ-不足であることから、不適当であり、線幅が最適パラメ-タ-であると結論した。ニトロキシドラジカルは、線幅の酸素濃度による変化が小さいが、酸素濃度変化に対応して変化する速度が速やかであった。一方、活性炭やその類縁化合物のfusinite(米国Dr.Swartzからの恵与による)は、酸素濃度感受性は高いが、酸素濃度変化に追随する速度が極めて遅かった。
(3)次年度の最初の重点課題の一つは、活性炭の表面を加工するなどして,追随速度を増大させること、及び、活性炭を浮遊細胞に食作用等によって取り込ませることである。

Research Products

• [Publications] Yutaka KIRINO,Naohide HIRASHIMA,Yoshiro SAITO: "Patch-clamp measurements of ion channels in biomembrane Vesicles reconstituted into giant proteoliposomes by Freeze-thawing without use of detergent" Methods Neurosci.4. 374-383 (1991)
• [Publications] Kazunori ANZAI,Hitomi KADONO,Mitsuyo HAMASUNA,Sannammu LEE,Haruhiko AOYAGI,Yutaka KIRINO: "Formation of ion channels in planar lipid bilayer membranes by synthetic basic peptides" Biochim.Biophys.Acta. 1064. 256-266 (1991)
• [Publications] Naohide HIRASHIMA,Hitoshi ISHIBASHI,Yutaka KIRINO: "Comparative electrophysiological study of reconstituted membrane preparations of the potassium channel of the rabbit skeletal muscle sarsoplasmicreticulum" Biochim.Biophys.Acta. 1067. 235-240 (1991)
• [Publications] Yukio AGAWA,S.LEE,S.ONO,H.AOYAGI,M.OHNO,T.TANIGUCHI,K.ANZAI,Yutaka KIRINO: "Interaction with phospholipid bilayers,ion Channel formation,and antimicrobial activity of basic amphipathic α-helical model peptide having various chain length" J.Biol.Chem.266. 20218-20222 (1991)
• [Publications] 安西 和紀,桐野 豊: "骨格筋小胞体Caポンプの起電性:新しい実験法による研究の新展開" 実験医学.
• [Publications] Toshihiko OZAWA,Akira HANAKI: "The first spin-trapping evidence for the formation of hydroxyl radical from the reaction of copper(II)complex with hydrogen peroxide in aqueoussolutin" J.Chem.Soc.,Chem.Commun.330-332 (1991)
• [Publications] Toshihiko OZAWA: "Chemical reactivities of chlorine dioxide,C10_2,in aqeous solutions" Trends Org.Chem.2. 51-58 (1991)
• [Publications] Toshihiko OZAWA,Akira HANAKI: "Evidence for the formation of superoxide ion from the reaction of Cu(II)-ethylenediamine complex with hydrogen peroxide" Biochem.International. 25. 783-788 (1991)
• [Publications] Toshihiko OZAWA,Akira HANAKI: "Oxidation of NADH with vanadyl ion:detection of superoxide ion as a reaction intermediate" Inorg.Chim.Acta. 188. 163-165 (1991)
• [Publications] Toshihiko OZAWA,Akira HANAKI,Kayoko ONODERA,Motoko KASAI,Yoshikazu MATSUSHIMA: "Can copper(II)complexes activate hydrogen peroxide?ESR-spin trapping studies" J.Pharmacobio-Dyn.14. S12 (1991)
• [Publications] Toshifumi WATANABE,Nobuhiro SUZUKI,Norio SHIMAMOTO,Masahiko FUJINO,Akira IMADA: "Contribution of endothelin to the extension of myocardial infarct size in rats" Circ.Res.69. 370-377 (1991)
• [Publications] Keizo TAKESHITA,Hideo UTSUMI,Akira HAMADA: "ESR measurement of radical clearance in lung of whole mouse" Biochem.Biophys.Res.Commun.177. 874-880 (1991)
• [Publications] Hideo UTSUMI,K.KIYOSHIGE,C.MITADE,K.-S.HAN,M.HAKODA,H.MANABE,A.HAMADA: "Mutagenicity and cytotoxicity of tap and raw water and their potential risk" Water Sci.Tech.
• [Publications] Hideo UTSUMI,Keizo TAKESHITA,Yuri MIURA,Sadao MASUDA,Akira HAMADA: "in vivo ESR measurement of radical reaction in whole mice-Influence of inspired ocygen and ischemia-reperfusion injury on nitroxide reduction" Free Rad.Res.Commun.
• [Publications] Hideo UTSUMI,Takuji TATEBE,Akira HAMADA: "ESR spectra of VO^<2+> and Mn^<2+> in aqueous solution at L-band" Chem.Letters.
• [Publications] Yuri MIURA,Hideo UTSUMI,Akira HAMADA: "Effects of inspired oxygen concentration on in vivo redox reaction of nitroxide radicals in whole mice" Biochem.Biophys.Res.Commun.
• [Publications] 増水 章季,建部 卓司,内海 英雄,濱田 昭: "ESR-CT装置の試作" 磁気共鳴と医学. 2. 63-68 (1991)
• [Publications] 内海 英雄,濱田 昭: "L-バンドESRとその応用-生体内ラジカルの無侵襲直接計測を目指して-" ファルマシア. 27. 710-715 (1991)
• [Publications] 内海 英雄: "スピンラベル法" 活性酸素・フリ-ラジカル. 2.
• [Publications] K.KINOSITA,M.HIBINO,H.ITO,M.SHIGEMORI,K.HIRANO Y.KIRINO,T.HAYAKAWA(D.C.Chang,B.M.Chassy,J.A.Saunders,E.E.Sowers,Eds.): "Handbook of electroporation and electrofusion" Academic Press, 581 (1991)
• [Publications] 桐野 豊,小沢 俊彦: "エッセンスESRー基礎と実験ー" 廣川書店, 169 (1991)
• [Publications] 桐野 豊(井村 裕夫,岡 哲雄,芳賀 達也,岸本 英爾編): "「レセプタ-」" 朝倉書店,
• [Publications] 桐野 豊(安田 洋治編): "「薬物の構造解析と医薬品開発」" 廣川書店,
• [Publications] 桐野 豊(中嶋 暉躬,吉岡 正則編): "「生体成分の分析科学」" 廣川書店,
• [Publications] Hideo UTSUMI,Sadao MASUDA,Emiko MUTO,Akira,HAMADA: "Oxidative Damage and Repair:Clinical,Biological and Medical Aspects" Pergamon Press,