2015 Fiscal Year Research-status Report

核磁気共鳴法と電子スピン共鳴法を用いた全身麻酔薬の作用部位に関する研究

Research Project

Project/Area Number	24593044
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	渋谷真希子北海道大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (30399951)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	平沖敏文北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10125346) 長谷由理北海道大学, 大学病院, 助教 (20626121) 藤澤俊明北海道大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (30190028) 鈴木邦明北海道大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (40133748) [Withdrawn] 木村幸文北海道大学, 大学病院, 講師 (00292037)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2017-03-31
Keywords	全身麻酔薬 / 電子スピン共鳴 / 核磁気共鳴 / スピンラベル / リポソーム / 生体モデル膜 / 化学交換
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、１）生体モデル膜の作成、２）不対電子の情報から得られるESRスペクトルの測定、３）原子核の情報から得られるNMRスペクトルの測定、４）放射活性の測定から得られるイオン輸送の測定、の４つの事項を遂行することが必要である。本年度は、昨年度に引き続き、1）を用い、2）、3）に記載した内容について検討した。 2）に関しては、昨年から開始した、揮発性吸入麻酔薬であるデスフルランに加え、セボフルラン、イソフルランがリポソーム中のスピンラベル剤5-DSA および16-DSA に及ぼす影響、特に温度の影響について、ESRスペクトル測定し検討した。その結果5DSA、16DSAのcontrolおよびいずれの麻酔薬でも温度が上昇するとスペクトルの高さが高くなる傾向が見られた。また、スペクトルから導かれる2つの指標、Orderparameter Sと回転相関時間τは共に、いずれの麻酔薬でも温度が上昇すると減少した。また、controlに比べ麻酔薬がある方がSが低く、τは短くなった。これらの結果は、麻酔薬の存在および温度の上昇は膜の流動性を上げるという従来の結果と同様であることを示している。また、今までの実験は多重層のモデル膜で行っていたが、単層のものでも同様の結果であることを示した。 3）に関しては、多重層リポソーム（MLV）溶液にフッ素原子を含む揮発性麻酔薬を加えた際の19F-NMRの測定を、イソフルランに加えセボフルラン、デスフルランにおいても行った。その結果、イソフルランと同様に19F-NMRスペクトルの線形と化学シフトに変化は認められなかったが、1／T2は1／T1に比べ著しく増加した。これはリポソーム膜上に結合している吸入麻酔薬分子と結合していない吸入麻酔薬分子が結合と乖離を繰り返す化学交換をしていることを示している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason ESRスペクトルの測定に関しては、生体モデル膜の形態（多重層か単層か）により結果が変化するのか検証したことと、温度変化の測定に予定以上の時間を費やしたため、タンパク質を含んだモデル膜での同様の実験にたどり着かなかった。また、放射活性の測定から得られるイオン輸送の測定の計画に着手するには至らなかった。さらに、研究機関内に実験室が新設され、揮発性麻酔薬を使用するためのドラフトチャンバー購入、設置を計画したが、実験室を含む建物の耐震工事に伴って実験室を移動する可能性が浮上し、ドラフトチャンバー購入・設置に伴う実験環境の整備も遅れている。
Strategy for Future Research Activity	前述したドラフトチャンバーを早期に設置し、実験室の整備を行うことにより実験時間を短縮し、遅れている分を取り戻すことを試みる。また、NMRを用いた実験系に関しては、膜タンパクのNa,K-ATPaseを含むリポソームにイソフルランを加え、19F-NMR測定を行うことにより、麻酔薬の存在部位がタンパク質の存在において変化するのか検討を行う。また、コレステロールを含むリポソームでも同様の検討を行う。 ESRを用いた実験系に関しては、コレステロールを含んだモデル膜の作成を優先的に行うことを検討する。
Causes of Carryover	研究代表者の所属教室に実験室が新設され、実験室整備の一環としてドラフトチャンバー購入、設置を計画したが、実験室を含む建物の耐震工事に伴い、実験室を移動する可能性が浮上し、詳細が判明するまで設置計画を保留せざるを得なかったため。
Expenditure Plan for Carryover Budget	実験室は当面移動しないこととなったため、ドラフトチャンバー購入、設置を計画する。ただし、設置費用が予想以上に高額になる可能性があるため、予算範囲を逸脱するようであれば、他の実験室整備（実験机や棚の設置など）を先行させることとする。