流れや内圧変化などの機械的刺激と血管障害発生機序の生理・病態生理学的解明

• Project/Area Number: 12780662
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Nagano National College of Technology
• Principal Investigator: 小野 伸幸 長野工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (60214186)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2001: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2000: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 動脈 / 流れ / 内圧 / 血管障害 / 自発性収縮 / 圧感受機構 / 組織培養 / 機械的刺激

Research Abstract

動脈硬化症に代表される血管障害において、障害発生部位における血流速度や内圧の変化がその発生要因の一つとなることはすでに知られており、血管内流れの解析がバイオメカニクス的な側面から広く検討されてきた。一方細胞レベルにおいて、流れや内圧等の変化による血管内皮細胞の機能や形態の変化や各種血管作動物質の産生がこれら血管障害発生の一因になることも生理・病態生理学的な側面から明らかにされてきた。このような背景に基づき、本研究では動脈内の流れや内圧の変化が動脈の挙動にどのように影響するかについて、バイオメカニクス的、生理・病態生理学的な両面より検討を加える事を目的とした。
まず最初に、摘出動脈に対して静的あるいは動的な流れや内圧を正確に負荷し、これら刺激環境下で各種生理的脈管作動物質に対する反応を動脈径を指標として検索する実験システムを構築した。このシステムは流れや内圧を負荷するポンプ系および動脈径計測系から構成されるものである。この装置を用い、摘出したラット腎動脈に対してステップ的な内圧変化を負荷したところ、圧感受性の収縮挙動が観察された。このことは、ラット腎動脈においては動脈内圧の変化という刺激に対し、動脈自身が径を変化させて血流調節を行っている可能性を示唆するものであり、動脈内皮細胞あるいは平滑筋細胞における圧感受機構によるものと推定された。
次に、組織培養の手法をこの実験システムに取り入れ、静的および動的な機械的刺激環境下で動脈壁組織の経時的な形態および細胞レベルでの挙動変化について検索するため実験システムを構築し、その有効性を確認した。