2017 Fiscal Year Annual Research Report
Pathophysiological mechanism of exercise hyperventilation using a system analysis approach to integrated response in respiratory system
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15H03101
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| Research Institution | Morinomiya University of Medical Sciences |
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Principal Investigator |
宮本 忠吉 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (40294136)
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| 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, 研究所, 室長 (30243752)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 呼吸調節 / 循環調節 / 化学受容器反射 / 動脈圧受容器反射 / ラット / システム生理学 / 換気量 / 慢性心不全 |
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| 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、呼吸調節系（化学受容器反射）と循環調節系（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。
平成29年度は、循環調節因子[①頸動脈洞への圧入力操作（制御部操作）と②中心血液量の増減操作（制御対象部操作）]が呼吸調節系の換気決定機構[制御部（PaCO2→VE 関係）及び制御対象部（VE→PaCO2 関係）]に及ぼす影響に取り組むことで、慢性心不全の呼吸異常をもたらす、その病態生理機構の背景に迫った。本実験システムを利用して、正常モデルラットを対象に、①頸動脈洞への圧入力操作（制御部操作）と②中心血液量の増減操作（制御対象部操作）]が呼吸調節系の制御部（PaCO2→VE関係）に及ぼす影響を検証した結果、頸動脈洞への圧入力操作（制御部操作）は、呼吸の亢進及び抑制反応を引き起こすことが判明し、制御部のリセッティングをもたらすことが明らかとなった。また、圧入力操作中の中心血液量の増減操作（制御対象部操作）は、圧入力操作によって、生じた呼吸制御部特性のリセッティングに大きく関係していることが判明し、生体内における循環動態の変化と、神経性の循環調節には、相互連関の機構が存在することが明らかとなった。このメカニズムには、心拍出量の要因が関与している可能性が示されたことから、今後、心不全病態を考える場合に、運動時の心拍出量の測定を通じて、循環機能と呼吸調節の相互連関のメカニズム解明が必要であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度まで、計画通りほぼ順調に実験は進展している。本科学研究費を原資とした、基礎研究の成果が、Experimental physiologyにアクセプトされ、今後は、本実験システムに、新たな実験系として、アセチレン再呼吸法を導入することで、さらに研究を発展させたい。そのため、当初の予定に、平成30年度は、さらに、評価法を一つ加えた実験計画を実施する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度の研究によって、当初の仮説通り、生体内における循環動態の変化と、神経性の循環調節には、相互連関の機構が存在することが明らかとなった。また、そのメカニズムには、心拍出量の要因が関与している可能性が示された。したがって、平成30年度は、本システムを用いてしかできない、アセチレン再呼吸法を導入することで、本実験システムの枠組みの中に、新たに、心機能評価を加えた実験を行い、心不全における呼吸異常の病態メカニズムの解明に取り組む。
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Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Central Chemoreflex activation induces sympatho-excitation without altering static or dynamic baroreflex function in normal rats.2017
Author(s)
Saku K, Tohyama T, Shinoda M, Kishi T, Hosokawa K, Nishikawa T, Oga Y, Sakamoto T, Tsutsui H, Miyamoto T, Sunagawa K.
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Journal Title
Physiol Rep.
Volume: 5
Pages: e13406
Peer Reviewed / Open Access
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