生理活性物質定量化のための複合型多機能バイオセンサーの開発とその生体計測への応用

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05558115
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 清水 宣明 金沢大学, 工学部, 助教授 (50019634)
• 研究分担者: 松村 英生 株式会社エイコム, 開発部, 部長 ; 都甲 潔 九州大学, 工学部, 助教授 (50136529) ; 林 良茂 金沢大学, 工学部, 教授 (60019750) ; 大村 裕 日本臓器製薬(株), 生物活性科学研究所, 名誉所長 (30019517) ; 堀 哲郎 九州大学, 医学部, 教授 (00022814)
• キーワード: バイオセンサー / ボルタンメトリー / 単一ニューロン活動 / 微小透析法 / セロトニン / ノルアドレナリン / 視床下部 / 臓器マイクロダイアリシス

研究概要

本研究は超微小かつ高感度の多機能バイオセンサーを開発することを目的とし、その一環として種々の生理活性物質のうち特にインドールアミン、カテコールアミンおよびそれらの代謝産物を測定するモノアミンセンサーを試作し、その性能および特性を検討した。1.微小カーボンファイバーによるモノアミンセンサー インビボボルタンメトリー用カーボンファイバー電極と単一ニューロン活動記録用の白金イリジウム電極を直径300μmの単一ガラス管に封入し、一体化した。これを無麻酔・無拘束のラット視床下部外側野に刺入し、ニューロン活動、セロトニンの動態、摂食行動の3者の関連を24時間以上にわたって解析した。2.微小透析法による脳内神経活性物質の測定 微小透析膜チューブを用いて透析プローブを作成し、その性能評価を無麻酔・無拘束ラットの視床下部外側野、内側前頭前野で行った。高速液体クロマトグラフィの分析カラム、移動相の組成などの検討を終了し、セロトニンおよびノルアドレナリン回収に関する基礎実験を行い、十分満足のいく結果が得られた。3.臓器ダイアリシスへの応用 脾臓のノルアドレナリンの定量分析を行う目的で透析プローブを脾臓に慢性留置する方法を開発し、臓器マイクロダイアリシス法を確立した。微小透析プローブに回収したモノアミンのクロマトグラムのピークが、(1)高K^+濃度のリンガー液の潅流および脾臓交感神経の電気刺激により増大すること、(2)TTXに感受性を有し、Ca^<2+>依存性であること、(3)薬理学的にシナプスでのモノアミンの遊離を促進、あるいは再吸収を抑制することが明らかにされているamphetamine、desipramineなどにより有意に増加することなどから、血液由来のものではなく、主として神経終末から放出されたモノアミンを分析していることを証明した。

研究成果

• [文献書誌] Aoyagi,K.: "Concurrent measurement of serotonin metabolism and single neuron activity changes in the lateral hypothalamus of freely behaving rat." Behav.Brain Res.49. 205-212 (1992)
• [文献書誌] Shimizu,N.: "In vivo measurement of hypothalamic serotonin release by intracerebral microdialysis: Significant enhancement by immobilization stress in rats." Brain Res.Bull.28(5). 727-734 (1992)
• [文献書誌] Shimizu,N.: "Electrophysiological study of neurotropin-induced responses in guinea pig hypothalamic neurons." Brain Res.Bull.29(6). 767-772 (1992)
• [文献書誌] Shimizu,N.: "An interleukin-1β-induced noradrenaline release in the spleen is mediated by brain corticotropin-releasing factor.An in vivo microdialysis study in conscious rats." Brain Behav.Immun.(印刷中).
• [文献書誌] 清水 宣明: "カルシトニンの作用:(4)中枢神経系に対する作用" The Born. 6(1). 69-74 (1992)
• [文献書誌] 清水 宣明: "新しい空腹および満腹物質" Clinical Neuroscience. 11(4). 36-38 (1993)
• [文献書誌] Oomura,Y.: "Processing and inhibition of nociceptive information" Elsevier Science Publishers, 273 (1992)
• [文献書誌] Oomura,Y.: "Stress:Neuroendocrine and molecular approaches" Gordon & Breach Science Publishers, 510 (1992)