2020 Fiscal Year Research-status Report
体表部の中赤外減衰全反射測定による無侵襲血中脂質濃度予測
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20K12615
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木野 彩子 東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (30536082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 祐司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 血中脂質 / 非侵襲測定 / 中赤外ATR分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
摂食前後の数時間にわたり体表部（指先）および全血の吸収スペクトルを測定し，その推移を同時刻に直接測定により得た全血中の脂質成分濃度と比較しながら追跡した．
中性脂質トリグリセリドに関しては，全血スペクトルにおいてその吸収強度が血中濃度と最もよく相関を示す単一の吸収波数が見出された．一方体表部におけるスペクトル取得では，この吸収波数は他の強大な吸収との重畳が大きく，その強度推移を分離することは難しかった．トリグリセリドは代謝の過程で酵素による加水分解を受け，細胞膜である脂質二重膜を通過し末梢組織の細胞間質液中へと分配される際には遊離脂肪酸および基幹構造グリセロールへと変化していると考えられる．体表部スペクトルにおいてこれらの脂肪酸やグリセロール由来の吸収強度の時間推移を追うと，トリグリセリドの血中濃度との相関が他の吸収波数に比べて高くなることが確認された．また，血中と体表部の細胞間質液中で濃度推移に時間遅れが生じる場合を想定し補間による相関の比較を行ったが，時間遅れをなしとした場合が最も相関が高い結果となった．
さらに，低密度リポタンパク（LDL）コレステロールや高密度リポタンパク（HDL）コレステロール濃度に関しても同様の検討を行った．コレステロール濃度は特に健常者の場合，日内変動の幅が小さくその時間推移を追跡することは困難と思われたが，同一の被験者による別日の測定においては，ある程度の平均血中濃度の差異が見出され，週内や月内といった長いスパンでの推移を追跡することは可能であった．特にLDLコレステロールについては，全血および体表部双方のスペクトルから，その時点の血中濃度と比較的相関の高い吸収強度を示す共通の吸収波数が見出され，中赤外スペクトル情報からの脂質成分の血中濃度予測の可能性を示した．
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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
想定以上の試行数を集めることができ，データの集計・解析も順調に進められている．一方多様性を期待し多くの被験者を募るという点ではコロナ禍の負の影響があったと言わざるを得ない．
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| Strategy for Future Research Activity |
非侵襲血中脂質濃度測定方法を確立するため，引き続き主要な3つの成分①中性脂肪トリグリセリド(TG)，②低密度リポタンパクコレステロール(LDL)，③高密度リポタンパクコレステロール(HDL)に着目しデータの収集および解析を行う．
体表部（指先）および近傍の毛細血管より採取した全血について，それぞれATR分光測定を行う．同時に，全血試料については酵素比色法に基づく血中脂質計測器(Abbott, Alere Afinion Analyzer)を用いて，指標となる脂質成分濃度を測定する．まず全血の赤外スペクトルにおいて，目的とする脂質成分由来の吸収のうち，強度推移が濃度の実測値に追従する波数域を選定する．次に体表部（指先）の赤外スペクトルにおいて，同じ波数域の吸収強度推移より，間質液中の各脂質成分の濃度変化を推測する．①TG，②LDL，③HDLそれぞれについて，全血および間質液中の濃度変化の時間差から，代謝および体表細胞への輸送／取込に要する時間のデータを集積する．この結果より，時間遅れを仮定したPLS回帰分析によって，各成分の濃度予測を行い，最も高い相関係数が得られる時間遅れを探索する．注目すべき波数域，および全血⇔間質液間の輸送速度に関するこれらの結果を総合的に考慮することにより，体表から得られる間質液中の脂質成分情報から，血中脂質を正確に予測するためのモデルを構築する．
ボランティアを公募し，上述の方法で血中および間質液中の脂質濃度推移の相関データを取得する．通常食２食分の摂取前から後までを１回とし，被験者一人あたり２－３回，延べ５０回／年程度の実験の実施を予定している．取得した各データについて，構築した脂質濃度回帰モデルを適用し評価する．実験協力者募集に関する課題はやはり新型コロナウィルス感染対策であるが，学内の倫理規定に則り対策を講じ，それを遵守しながら遂行していく．
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