2017 Fiscal Year Annual Research Report
Three-dimensional analysis of microscopic stress and strain fields in biological tissues to elucidate mechanical adaptation mechanism and its comparison with biochemical field
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15H02209
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松本 健郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30209639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉田 修啓 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104)
田村 篤敬 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (30394836)
横田 秀夫 国立研究開発法人理化学研究所, その他, 研究員 (00261206)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 力学解析 / 組織・細胞 / 循環器・高血圧 / 生物・生体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織の力学応答メカニズム解明のため，胸大動脈を対象とし生理状態で組織内部に加わる力を微細構造レベルの分解能で可能な限りの精度で推定し，力と組織内のタンパク質の発現との関係を明らかにすることを目的として３年間に亙る研究を進めた．最終年度は１）血管薄切試料の単軸引張試験による微視的変形観察と発現タンパクの関係の解析，ならびに２）レーザアブレーションによる薄切片試料内部の張力不均質性の計測について成果が得られた．１）については，家兎胸大動脈の円周方向引張に伴なう微細構造の変形を計測した．平滑筋細胞核をマーカーにして変形を計測し，部位により変形が異なること，組織にせん断変形が生じていることなどが明らかとなった．また，細胞核の変形は組織の変形より有意に小さく，半分程度であることが明らかとなった．また，免疫蛍光染色から，弾性板の蛇行が大きい領域ほどアクチンフィラメントが少ない傾向にあることが判った．また，２）については，ラット胸大動脈を対象とし，薄切組織を引張りつつ弾性板層・平滑筋層を徐々にレーザアブレーションした際の張力変化を計測することで各層が負担する張力を求めることを目指した．レーザ照射時の気泡発生の低減，弾性板の退色の低減，切断後に一旦，組織の長さを基準状態に戻すことによる切断距離の計測の精度向上などの工夫により，各層が負担する張力を推定する系の確立にほぼ目処が立った．なお，３次元内部構造顕微鏡で血管変形に伴う平滑筋，エラスチン，コラーゲンの変形を詳細に明らかにする予定であったが，CCD素子の出荷が遅れ顕微鏡の高解像度化が間に合わず，本格的なデータを取るに至らなかった．このため血管壁内微視的構造を考慮したモデル構築も完成には至らなかった．しかし，血管壁内の平滑筋細胞核が満遍なく分布しているのではなく，複数個がまとまって存在する傾向にあることなど興味深い知見が得られた．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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