2012 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, 講師 (90514000)
小河 繁彦 東洋大学, 理工学部, 教授 (80553841)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 生理学 / システム制御工学 / 運動 / 呼吸調節 / 循環調節 / 中心循環 / フィードバックシステム / 脳循環 |
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| Research Abstract |
昨年までの一連の研究によって、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に及ぼす影響を明らかにしてきた。最終年度の研究目的は、システム工学理論を駆使した解析手法を用いて、呼吸と循環調節の連関の機構を定量記述する数値モデルの構築とシミュレーションを行い、心不全病態において観察される呼吸異常のメカニズムに関するシステム生理学的検証を行うことであった。
本研究のスタートから2年間は、生体の血液ガスの直接測定は行わず研究を進めてきたが、これまでの得られた結果を正確に評価し、シミュレーションによる検討を進める上で、呼気ガス分析のみの検討では、本質的な検討が十分できないと考え、今年度は動脈血酸素分圧や二酸化炭素分圧、pHなどの血液ガス指標の測定を追加実験として実施することにした。
3名の被験者を対象に、これまでと同様中心循環動態を変化させる各条件(水浸、下半身陰圧)を負荷し、吸調節系の制御機能の定量評価を実施した。また、中心循環動態の指標(心拍出量)及び脳循環機能(中大脳動脈血流速度)の各指標を用いて、呼吸と循環調節に関わる指標間の定量的な関係を数値モデル化し、心不全の換気異常を再現できる条件を探索する思考実験(シミュレーション)を繰り返し行った。
結果、中心循環血液量の増減が、制御部の動的な応答特性の変化をもたらし、周期性呼吸の周波数特性を主に決定していること、システム全体の時間的な遅れは周期時間の延長をもたらすことが判明した。特に中心循環血液量の減少は心拍出量や脳循環血流量の減少を伴い、換気亢進の一つの機序として働いていることや、制御部の動的応答特性の高速化を惹き起こし、システム全体の不安定性増大要因として働いていること、さらに、運動負荷は生理的範囲内で上記反応を助長する方向に働き、心不全患者における運動時の周期性呼吸発生のトリガーとなっている可能性などが示唆された。
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[Presentation] The central chemoreflex activation induces sympathoexcitation and resets the arterial baroreflex without compromising its pressure stabilizing function.2012
Author(s)
Saku K, Hosokawa K, Sakamoto T, Onitsuka K, Sakamoto K, Tobushi T, Fujino T, Kakino T, Ikeda M, Miyamoto T, Ide T, Sunagawa K.
Organizer
AMERICAN HEART ASSOCIATION CONFERENCE,
Place of Presentation
Washington, D. C-USA.
Year and Date
20120919-20120922
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[Presentation] 中枢呼吸化学受容器反射は動脈圧受容器反射の血圧安定化機能を変えることなく交感神経活動を修飾する2012
Author(s)
朔啓太, 細川和也, 坂本隆史, 鬼塚健, 戸伏倫之, 坂本和生, 藤野剛雄, 柿野貴盛, 池田昌隆, 井手友美, 宮本忠吉, 砂川賢二.
Organizer
第13回Neurocardiology Workshop
Place of Presentation
東京
Year and Date
20120700
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[Presentation] 中枢呼吸化学受容器反射は動脈圧受容器反射のリセツティングを介して交感神経活動を修飾する.2012
Author(s)
朔啓太, 細川和也, 坂本隆史, 鬼塚健, 戸伏倫之, 坂本和生, 藤野剛雄, 柿野貴盛, 池田昌隆, 井手友美, 宮本忠吉, 砂川賢二
Organizer
第33回日本循環制御医学会総会
Place of Presentation
栃木
Year and Date
20120600
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[Presentation] Central chemoreflex activation resets the setpoint pressure of baroreflex without compromising its function.2012
Author(s)
Saku K, Hosokawa K, Sakamoto T, Onitsuka K, Sakamoto K, Tobushi T, Fujino T, Ide T, Miyamoto T, Sunagawa K.
Organizer
Experimental Biology,
Place of Presentation
San Diego-USA,
Year and Date
20120408-20120425
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