壁せん断応力による血管内皮細胞を介した高分子物質輸送の制御

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11780629
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 工藤 奨 芝浦工業大学, 工学部・機械工学科, 助手 (70306926)
• Keywords: 血管内皮細胞 / 剥離流れ / 壁せん断応力 / 高分子輸送 / アルブミン

Research Abstract

本研究は,壁せん断応力がどのようなメカニズムで内皮細胞の物質輸送を制御しているかを把握することを第一の目的とする.内皮細胞を介した物質輸送が細胞の代謝エネルギを利用していること,さらに細胞の代謝エネルギがせん断応力の影響を受け変化することから,細胞内エネルギが物質輸送の制御に関連があると考え,内皮細胞がどのように壁せん断応力を感知し情報をミトコンドリアに伝達するかを把握する.具体的には,壁せん断応力を負荷した細胞のミトコンドリア膜電位と細胞内カルシウムイオンとの関連を調べる.第二の目的として実際の生体内の流れを反映する第一段階として本研究では2枚の平行平板の間に段差を設け、その間に流体を流し段差後流で剥離流れをつくる.この剥離流れの特徴的な領域(逆領域や再付着点)において内皮細胞の物質輸送能変化及びミトコンドリアを介した制御機構に関して調べる.
本年度は,剥離流れ場における内皮細胞のアルブミン取り込みの測定をおこなった.その結果,壁せん断応力が小さくかつせん断応力勾配が大きい再付着点や淀み域において,細胞は比較的丸い形態をし,ランダムな方向を向き,アルブミンの取り込みは増大した.一方,壁せん断応力が大きくかつせん断応力勾配が小さい逆流域や発達域においては,細胞は主流方向に配向した細長い形態をし,アルブミンの取り込みは減少した.以上の結果より,流れ場の違いによる壁せん断応力やせん断応力勾配が細胞の物質取り込み機能を変化させることが新たに分かった.
今後は,内皮細胞がどのように壁せん断応力を感知し情報をミトコンドリアに伝達するかを把握するために,壁せん断応力を負荷された細胞のミトコンドリア膜電位と細胞内カルシウムイオンとの関連を調べる予定である.

Research Products

• [Publications] 山口隆平: "定常層流における直角分岐管内流れの可視化"日本機械学会論文集(B編). 65-634. 1986-1991 (1999)
• [Publications] Susumu Kudo: "Relationship between Energy-Dependent Macromolecule Uptake and Transport Granules in the Endohtelial Cells Affected by Wall Shear Stress"JSME International series C. 42-3. 706-714 (1999)
• [Publications] Kazuo Tanishita: "Emprical Study on Grouping Behavior of Individual Endothelial Cells under Shear Stress"JSME International series C. 42-3. 715-720 (1999)
• [Publications] 小木曽 由利江: "せん断応力における培養内皮細胞の形態変化"慶應義塾大学日吉紀要. 26. 11-17 (1999)
• [Publications] 工藤 奨: "剥離流れ場における培養内皮細胞の高分子物質取り込みと形態変化"日本機械学会論文集(B編). 65-639. 3705-3712 (1999)
• [Publications] Ryuhei Yamaguchi: "Wall Shear Stress and Periodical Oscillation Induced inside Branch at Right Angle in Laminar Steady Flow"ASME 2000 Fluids Engineering Division Summer Meeting. (掲載決定). (2000)
• [Publications] Susumu Kudo: "Shear-Stress Effect on Mitochondrial Membrane Potential and Albumin Uptake in Cultured Endothelial Cells"Biochemical and Biophysical Research Communications. (掲載決定). (2000)
• [Publications] 津坂 昌功: "せん断応力刺激による培養内皮細胞の物質透過率変化"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. 99-1. 305-306 (1999)
• [Publications] 佐藤 正志: "剥離流れ場における培養内皮細胞のアルブミン取り込み"日本機械学会第10回バイオエンジニアリング学術講演会秋季セミナー講演論文集. 99-36. 41-42 (1999)
• [Publications] 町田 和敏: "壁せん断応力による培養内皮細胞内のCa^<2+>応答変化"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング学術講演会後演論文集. 99-37. 37-38 (2000)
• [Publications] 重田 雅也: "直角分岐管内流れの壁せん断応力と周期的振動"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング学術講演会後演論文集. 99-37. 175-176 (2000)