2021 Fiscal Year Annual Research Report
Real-time quantitative prediction of cerebral-aneurysm growth with thrombosis-stratified vascular remodeling
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19H04455
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
八木 高伸 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員(研究院准教授) (00468852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
杉田 修啓 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104)
坂口 勝久 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (70468867)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 脳動脈瘤 / 病理 / 細胞死 / 血流 / ストレス / 細胞増殖 / スティフネス / 病態解明 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）菲薄化・肥厚化機構解明
ヒト病理，動物実験，体外実験，生体計算を総合して菲薄化・肥厚化機構を解明しつつあると考えられる結果の導出に成功した．菲薄性と肥厚性にかかわらず，壁内部では平滑筋細胞が集団的に壊死する場所があり，それにより多数の空洞が形成され，空洞が連結することで微小亀裂が形成・進展する．これにより瘤の形態的増大が発生することを突き止めた．微小亀裂が内表面に出現すれば止血栓が形成され，平滑筋細胞の集団的遊走・増殖による器質化反応へと通じるが，止血栓の形成は環境依存性があり，衝突流は阻害要因の一つであることを明らかにした．平滑筋細胞の集団壊死はひずみが集中する層で発生しており，集中ひずみによる基底膜からの分離がその原因と考えられた．
（２）菲薄化・肥厚化機構のモデル化
動物実験では血管壁のライブ変形解析よりスティフネスを数値化した．結果，菲薄化（細胞壊死）がおこると，膠原線維からなる硬い層と化し，周囲の増殖層との境界域にひずみが集中し，それを介して菲薄化が拡大する性質があることを見出した．体外実験では内圧負荷（0, 100 mmHg）で血管壁を培養すると，経時間的にスティフネスが急激に変化するタイミングがあり，その日数が100 mmHgでは高値を示すことが判明した．力学的負荷の状態が膠原線維の力学的特性の変化と関係していることが分かった．生体計算では平滑筋細胞と線維芽細胞が壁面せん断応力および血管壁内ひずみによって増減および活性化するとともに，細胞数と活性度に応じてエラスチンとコラーゲンの量が増減するという血管組織リモデリングモデルを構築した．これを動物実験の結果と比較したところ，細胞増殖の再現は困難であったが，血管構造の組織破壊については再現できた．パラメータチューニング等の課題はあるが，血管壁内部の力学場に応じた血管組織リモデリングモデルの礎を築くことができた．
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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