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核磁気共鳴法、蛍光分光法を用いた外分泌腺細胞膜透過機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 03044153
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関岡崎国立共同研究機構

研究代表者

瀬尾 芳輝  岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (90179317)

研究分担者 GERSONDE Kla  フラウンフォッファー研究所, ホンブルク大学, 教授
SPRINGER Cha  ニューヨーク州立大学, 教授
STEWARD Mart  マンチェスター大学, 講師
CASE R.Mayna  マンチェスター大学, 教授
杉谷 博士  日本大学, 松戸歯学部, 助教授 (20050114)
石川 透  岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (70249960)
村上 政隆  岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (10104275)
KLAUS Gerson  フラウンフォッファー研究所, ホンブルク大学・教授, 教授
CHARLES S Sp  ニューヨーク州立大学, 教授
MARTIN C Ste  マンチェスター大学, 講師
R MAYNARD Ca  マンチェスター大学, 教授
研究期間 (年度) 1991 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
22,000千円 (直接経費: 22,000千円)
1993年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
1992年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
1991年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
キーワード蛍光分光法 / 核磁気共鳴法 / 多量子NMR / 細胞内電解質 / 潅流臓器 / 細胞内カルシウム / 外分泌腺 / 上皮膜輸送 / 灌流臓器 / 上川膜輸送 / 細胞体積調節
研究概要

三年間の共同研究により得られた成果のうち代表的な2点について概要を報告する。
1、細胞内水,Na、K、Rbイオンの動的挙動の研究
細胞内外のNa、K、RbをNa-23、K-39、Rb-87 NMR法に緩和時間測定法、多量子緩和測定法を用い、細胞内外におけるこれらのイオンの動的挙動を明かにした。
従来、Na-23磁気共鳴緩和速度はスピン・エコー法や、反転回復法で測定され、生物系では2から3個の緩和速度が測定されている。しかしながら、この複数の緩和速度が、複数の物理的分画のNaイオンに由来するのか、四極子緩和により組みになった二つの緩和速度に由来するのか、直接的な証拠はなかった。多量子(フィルター)NMRにより、はじめて、どの二つの緩和速度が遅い運動状態にあるNaイオンに対応するのか、どの緩和速度成分が速い運動状態にあるNaイオンに対応するのかを、あきらかにすることができるようになった。灌流唾液腺細胞内の輸送されるイオンは「遅い運動状態」にあり、見かけの(平均化された)分子相関時間は10ナノ秒程度であることを明かにした。細胞内のK,Rbイオンについても、数ナノ秒程度の見かけの分子相関時間を持つことを明かにした。また、細胞外のNaイオンの一部は同様に「遅い運動状態」にある。Na,Kイオンのモル容積の違いから、細胞内において両イオン運動状態が大きく異っているのではないかとの仮説もあったが、これら三種のイオンの細胞内における分子環境がさして変わらないというデータは、新たな発見であった。
さらに、測定周波数・測定温度・細胞内Na量等を変化させた測定から、細胞内のNaイオンは、そのほとんどは比較的速い運動状態(分子相関時間10ピコ秒程度)にあり、ごく小さい分画が遅い運動状態(分子相関時間60ナノ秒程度)にあり、両者の間で速い交換をおこなっているモデルが妥当と考えられた。現在、細胞内の速い運動状態にあるNaイオンの運動を分子拡散速度で測定するために、実験準備をすすめている。中核となるのは、最大磁場強度5T/m、スイッチング時間1ミリ秒の自己シールド型磁場勾配コイルであり、現在最終調整中である。
2、細胞内Caの分泌刺激中の時間的変動の測定法の検討
蛍光分光法による上皮膜組織の分泌初期の細胞内Ca変動測定について、灌流臓器による測定法の確立研を行った。
蛍光分光法による上皮組織単離細胞での細胞内Ca変動測定については、1990年初頭より研究者を割っての劇論となっていた。1992年9月に、方法論の確立と合意形成のために研究打ち合せをおこなった。同一手技によって単離された細胞であっても、分泌刺激によって種々の細胞内Ca反応をとることが示された。細胞単離作業により細胞の生理機能の一部が脱落することが示唆され、単離細胞での蛍光分光法による細胞内Ca変化測定についての結果が一致しない原因となっていることが明かになった。そこで、生理機能が維持されている灌流臓器を、蛍光分光光度計内に設置し、Fura-AMを灌流液中に付加し、細胞内に効率よく導入した。更に、蛍光の定量化の手法を検討し、再現性ののよいデータを得る方法を確立した。さらに単離細胞を用いた結果との刷り合わせを行ない、生化学的手法により細胞内情報伝達系を定量的に測定することにより、1993年中に数々の新しいデータを得ることができた。

報告書

(3件)
  • 1993 研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (61件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (61件)

  • [文献書誌] J.B.L.-McDouall: "Diffusion coefficient of intracellular water in perfused rat salivary glands as a basis for cell volume measurement by proton NMR spectroscopy." Magn.Reson.Med.(印刷中). (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.B.Larcombe-McDouall: "Continuous measurement of cell volume changes in perfused rat salivary glands by 1 H relaxometry." Magnetic Resonance in Medicine. (印刷中). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 瀬尾芳輝: "細胞内電解質の核磁気共鳴法による研究" 学術月報. (印刷中). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: "An analysis of intracellular 23Na relaxation using the double-quantum filtered NMR signal from the perfused rat salivary gland" Biochim.Biophys.Acta. 1177. 111-116 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.H.Lee: "2-Dimensional Inverse Laplace Transform NMR-Altered Relaxation Times Allow Detection of Exchange Correlation" Journal of the American Chemical Society. 115. 7761-7764 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.S.Albert: "Aqueous Shift Reagents for High-Resolution Cation NMR.4.Titration Curves for Invivo Na-23 and(H20)-H-1 MRS Obtained from Rat Blood" NMR in Biomedicine. 6. 7-20 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shinar: "Sodium Interaction with Ordered Structures in Mammalian Red Blood Cells Detected by Na-23 Double Quantum NMR" Biophysical Journal. 64. 1273-1279 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 村上政隆: "多核種NMR法による水電解質輸送機構の検討" 病態生理. 11. 101-110 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sugiya: "Isoproterenol-stimulated labelling of particulate proteins by using〔adenylate-P-32〕NAD+ independent on cAMP-dependent protein kinase in parotid acinar cells." FEBS letters. 300. 171-174 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kusaka: "MR microimaging of articular cartilage and contrast enhancement by mannganeseions." Magnetic Resonance in Medicine. 24. 149-157 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.C.Steward: "NMR relaxation characteristics of rubidium-87 in perfused rat salivary glands." Proc.R.Soc.Lond.B. 243. 115-120 (1991)

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  • [文献書誌] S.Wimperis: "Triple-quantum sodium imaging." J.Magnetic Resonance. 95. 428-436 (1991)

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  • [文献書誌] W.D.Rooney: "The molecular environment of intracellular sodium:Na-23 NMR relaxation." NMR in Biomedicine. 4. 227-245 (1991)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.D.Rooney: "A comprehensive approach to the analysis and interpretation of the resonances of spin 3/2 from living systems." NMR in Biomedicine. 4. 209-226 (1991)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakahari: "Dose effects of acetylcholine on the cell volume of rat mandibular saliva acini." Japanese J.Physiology. 41. 153-168 (1991)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: "Molecular Environment of Intra-and Extracellular Sodium" National Institute for Physiological Sciences, 113 (1993)

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  • [文献書誌] M.Murakami: "Salivary Secretion:Control and Mechanism" National Institute for Physiological Sciences, 114 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: "Relaxation Mechanism of Intra and Extracellular Sodium" National Institute for Physiological Sciences, 170 (1991)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.B.L.-McDouall: "Diffusion coefficient of intracellular water in perfused rat salivary glands as a basis for cell volume measurement by proton NMR spectroscopy." Magnetic Resonance in Medicine. (in press). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.B.L.-McDouall: "Continuous measurement of cell volume changes in perfused rat salivary glands by ^1H relaxometry." Magnetic Resonance in Medicine. (in press). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: "Intracellular electrolytes studied by nuclear magnetic resonance(in Japanese)" Japanese Scientific Monthly. (in press). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: "An analysis of intracellular ^<23>Na relaxation using the double-quantum filtered NMR signal from the perfused rat salivary gland" Biochimica Biophys et Acta. 1177. 111-116 (1993)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.H.Lee: "2-Dimensional inverse Laplace transform NMR-Altered relaxation times allow detection of exchange correlation" Journal of the American Chemical Society. 115. 7761-7764 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.S.Albert: "Aqueous shift reagents for high-resolution cation NMR.4. Titration curves for invivo Na-23 and (H_2O)-H-1 MRS obtained from rat blood" NMR in Biomedicine. 6. 7-20 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shinar: "Sodium interaction with ordered stuctures in mammalian red blood cells detected by Na-23 double quantum NMR" Biophysical Journal. 64. 1273-1279 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Murakami: "Multinuclear NMR study on transport of water and electrolytes(in Japanese)" Byotai-Seiri. 11. 101-110 (1992)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sugiya: "Isoproterenol-stimulated labelling of particulate proteins by using [adenylate-P-32]NAD+independent on cAMP-dependent protein kinase in parotid acinar cells." FEBS letters. 300. 171-174 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kusaka: "MR microimaging of articular cartilage and contrast enhancement by mannganese ions." Magnetic Resonance in Medicine. 24. 149-157 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.C.Steward: "NMR relaxation characteristics of rubidium-87 in perfused rat salivary glands." Proceeding of Royal Society London Series B. 243. 115-120 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Wimperis: "Triple-quantum sodium imaging." J.Magnetic Resonance. 95. 428-436 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.D.Rooney: "The molecular environment of intracellular sodium : Na-23 NMR relaxation." NMR in Biomedicine. 4. 227-245 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.D.Rooney: "A comprehensive approach to the analysis and interpretation of the resonances of spin 3/2 from living systems." NMR in Biomedicine. 4. 209-226 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakahari: "Dose effects of acetylcholine on the cell volume of rat mandibular saliva acini." Japanese Journal of Physiology. 41. 153-168 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: National Institute for Physiological Sciences. Molecular Environment of Intra- and Extracellular Sodium, 1-113 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Murakami: National Institute for Physiological Sciences. Salivary Secretion : Control and Mechanism, 1-114 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: National Institute for Physiological Sciences. Relaxation Mechanism of Intra and Extracellular Sodium, 1-170 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Seo: "An analysis of intracellular23Na relaxation using the doublequantum filtered NMR signal from the perfused rat salivary gland" Biochim.Biophys.Acta. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 村上 政隆: "多核種NMR法による水電解質輸送機構の検討" 病態生理. 11. 101-110 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] J.B.Larcombe-McDouall: "Continous measurement of cell volume changes in perfused rat salivary glands by 1H relaxometry." Magnetic resonance in Medicine. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] W.D.Rooney: "The molecular environment of intracellular sodium:Na-23NMR relaxation." NMR in Biomedicine. 4. 227-245 (1991)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] W.D.Rooney: "A comprehensive approach to the analysis and interpretation of the resonances of spin 3/2 from living systems." NMR in Biomedicine. 4. 209-226 (1991)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kusaka: "MR microimaging of articular cartilage and contrast enhancement by mannganeseions." Magnetic Resonance in Medicine. 24. 149-157 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sugiya: "Isoproterenol-stimulated labelling of particulate proteins by using 〔adenylate-P-32〕NAD+independent on cAMP-dependent protein kinase in parotid acinar cells." FEBS letters. 300. 171-174 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] M.Murakami: "Salivary Secretion:Control and Mechanism" Kenbum Printing, 114 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Seo Y.: "Monitoring of intracellular ammonium in perfused rat salivary gland by nitrogen-14 nuclear magnetic resonance spectroscopy." Proc.R.Soc.Lond.B. 244. 191-196 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 村上 政隆: "多核種NMR法による水電解質の輸送機構の検討" 病態生理. 11. 101-110 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Matsumoto T.: "Dose effects of cholecystokinin and acetylcholine on phosphorus compounds and secretory responses in isolated perfused pancreas of rat." Jpn.J.Physiol.41. 483-492 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Nakahari,T.: "Dose effects of acetylcholine on the cell volume of rat mandibular saliva acini." Jpn.J.Physiol.41. 153-168 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Steward M.C.: "NMR relaxation characteristics of rubidium-87 in perfused rat salivary glands." Proc.R.Soc.Lond.B.243. 115-120 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Wimperis S.: "Triple-quantum sodium imaging." J.Magn.Reson.95. 428-436 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] seow K.T.: "Pancreatic secretion by the anesthetized rebbit in response to secretin,cholecystokinin,and carbachol." Pancreas. 6. 385-391 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Spinger C.S.: "Aspects of bulk magnetic susceptibility in in vivo MRI and MRS." Europian Magnetic Resonance Forum. 13-25 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Rooney W.D.: "A comprehensive approach to the analysis and interpretation of the resonances of spins 3/2 from living systems." NMR in Biomed.4. 209-226 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Rooney W.D.: "The molecular environment of intracellular sodium: ^<23>Na NMR relaxation." NMR in Biomed.4. 227-245 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Kusaka Y.: "MR Microimaging of articular cartilage and contrast enhanced by magneses ions." Magn.Reson.Med.

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Pekar J.: "On the precision of diffusion/perfusion imaging by gradient sensitization." Magn.Reson.Med.23. 122-129 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Lyon R.C.: "Double-quantum surface-coil NMR studies of sodium and potassium in the rat brain." Magn.Reson.Med.88. 3228-3232 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Shinar H.: "Sodium-23 NMR relaxation times in nucleated red blood cells and suspension of nuclei." Biophys.J.59. 203-208 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Eliav U.: "An Observation of 23Na NMR triple-quantum dynamic shift in solution." J.Magn.Reson.94. 439-444 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Murakami M.: "Ionic Basis and Energy Metabolism of Epithelial Transport" National Institute for Physiological Sciences, 1-238 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Seo Y: "Relaxation Mechanism of Intra and Extracellular Sodium" National Institute for Physiological Sciences, 1-170 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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