2010 Fiscal Year Annual Research Report
運動と中心循環の相互因子が呼吸化学調節系の動的フィードバック制御機能に及ぼす影響
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22500617
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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) |
中原 英博 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 助教 (90514000)
小河 繁彦 東洋大学, 理工学部, 教授 (80553841)
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| Keywords | 生理学 / システム制御工学 / 運動 / 呼吸器 / 循環器 / 中心循環 / フィードバックシステム / 脳循環 |
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| Research Abstract |
水浸時や姿勢変化時、無重力環境下では静水圧要因によって中心循環血行動態が変化し、循環系への影響だけでなく安静時の換気量減少や運動時の換気効率改善など呼吸系への影響も報告されている。また、優れた循環器システムを持つアスリートは運動時の換気反応が抑制されるが、心不全患者では運動時の過剰換気亢進や周期性呼吸などの呼吸異常が観察される。これらは、いずれも呼吸調節と循環調節の密接な連携を示唆するものであるが、その相互連関の機構については従来法の限界ゆえ明確な知見を得るに至っていない。本年度の研究において、我々は、システム工学を理論的背景とする新しい解析手法を用いて、中心循環血行動態の変化が呼吸調節系の動的フィードバック制御機能、すなわち中枢コントローラ(制御部)と末梢プラント(制御対象部)特性に及ぼす影響を定量化した。その結果、中心循環血液量が増加する水浸条件では、換気が抑制され、逆に、中心循環血液量が減少する下半身陰圧負荷条件では換気が亢進した。、呼吸調節系への影響は、中枢コントローラはコントロール条件と比較して、下半身陰圧負荷条件では、左方へのシフトが、また水浸条件では右下方へのシフトなどの機能特性の変化が認められた。この中枢コントローラ特性のシフトが生じるメカニズムとして、同時測定した脳血流量の変化より、脳内のCO2washout作用が関与してる可能性が考えられた。一方、中心循環動態の変化は同時に末梢プラントシステムの機能的変化を引き起こし、水浸時には、CO2の排出機能の低下を示すガス交換機能低下の所見が認められた。これは、死腔量の増大によるガス交換機能悪化要因によるものではなく、むしろ、肺胞コンプライアンスの低下に伴う、呼吸筋仕事量増大の影響を反映している可能性が示唆された。中心血液量の増減は、CO2負荷時の換気量の増大反応や定常応答までの時間遅延や促進を引き起こし、呼吸化学調節系全体の動的制御機能の不安定性を修飾する可能性が示された。
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Research Products
(15 results)
