2015 Fiscal Year Annual Research Report
システム定量解析を用いた運動時換気亢進の病態生理機構の解明
| Project/Area Number |
15H03101
|
|---|
| Research Institution | Morinomiya University of Medical Sciences |
|---|
Principal Investigator |
宮本 忠吉 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (40294136)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川田 徹 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, その他部局等, その他 (30243752)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 呼吸調節 / 循環調節 / 化学受容器反射 / 動脈圧受容器反射 / 小動物 / システム解析 / 換気反応 / フィードバックシステム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は小動物(ラット)を対象にシステム生理学的手法を用いて、[Ⅰ]呼吸調節系（化学受容器反射）と[Ⅱ]循環調節系（圧受容器反射）を外部コントロール制御し、そこに運動負荷と病態という要素を加えることで、運動時における生体制御系の作動原理の解明と循環器システムの破綻が運動時の呼吸異常という形で顕在化する慢性心不全の病態生理機構の解明に取り組んだ。
今年度は、同一個体内で、呼吸調節系（化学受容器反射）と循環調節系（圧受容器反射）の二つの負帰還系を相互に独立して外部制御し、開ループ解析ができる小動物実験システムの開発に取り組んだ。
8週齢のオスSDラット(n=9)を対象に、αクロラロース及びウレタンを腹腔内投与し、麻酔自発呼吸下で実験を行う。気管内チューブの先端に、研究代表者が小動物用に開発した低抵抗、少死腔量の一方向弁を取り付け、呼気側に高感度差圧式流量計を装着し呼気流量を連続測定した。呼気ガス濃度は質量分析計を用いて連続測定し、breath-by-breath法にて換気・代謝諸量の測定を行った。また、同一固体に対して頚動脈洞を体循環から分離する手術を施した後、頚動脈洞内圧(CSP)、体血圧(MAP)の連続測定を行った。呼吸調節系（化学受容器反射）は、動脈血中のO2、CO2、pHを感知して換気を増減させる制御部(脳)と換気によりO2およびCO2を変化させる制御対象部(肺ガス交換器)、循環調節系（圧受容器反射）は、動脈圧を感知して交感神経活動を増減させる制御部(脳)と、交感神経活動の変動により体血圧を変化させる制御対象部(心臓・血管)のそれぞれ系を相互に外部コントロール制御（開ループ解析）できるシステムの構築および開発に成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初、研究計画全体の成功は、初年度に構築する実験システムである[Ⅰ]呼吸調節系（化学受容器反射）と[Ⅱ]循環調節系（圧受容器反射）を外部コントロール制御できる安定した実験システムの動作環境が鍵を握っていると申請書に記載した。
今年度、実験システム [Ⅰ]は、本学動物実験施設に整備されており安定した動作確認を行うことができた。また、実験システム [Ⅱ]の本学への初期導入に当たって、分担研究者（川田徹）の最大限の協力を仰ぎ、年度末には安定したデータが得られるようになった。来年度以降の実験遂行にあたっての体制は万全に整い、今後、計画的に実験を進めていく目途がたった
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、実験計画申請書の内容に基づき、急性心筋梗塞後8週以上生存した心不全群と正常群に対して運動負荷実験を行う。実験後、採血によるBNP評価と梗塞サイズを測定し、40％以上梗塞領域が確認されたラットを慢性心不全モデルラット群と正常ラット群と比較検討する。
測定方法は、麻酔条件下にてプログラム通電刺激を用いた運動負荷を実施する予定である。実験システム[Ⅰ]を用いて、呼吸調節系の制御部特性（PaCO2→VE関係）および制御対象部特性（VE→PaCO2関係）の定量解析を行い、安静時と運動時における両サブシステム特性変化と呼吸動作点シフトの両群間比較を行う。病態の重症度は、実験後に、左室dP/dtmax（心ポンプ機能）、左室拡張期圧（前負荷）、心重量（心肥大）を測定し評価する予定である。昨年度に構築した呼吸調節の実験システムを利用して、今年度の実験では、心不全における運動時呼吸異常のシステム解析を実施し、最終ゴールである呼吸循環系の相互連携の病態生理機構の謎に迫る基礎データの取得に全力で取り組む予定である。
|
