次世代型人工臓器設計のための腹膜機能の測定とモデル化

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044169
• 研究機関: 東亜大学
• 研究代表者: 堀内 孝 東亜大学, 工学部, 教授 (10201758)
• 研究分担者: バニエスキー ヤセック ポーランド科学アカデミー, バイオサイバネッチックス, 主任研究員 ; ベリンスキー アンドレ ポーランド科学アカデミー, バイオサイバネチックス, 教授 ; 大田 裕治 東洋大学, 工学部・機械工学科, 助教授 (50203807) ; 熊野 和雄 北里大学, 医学部・泌尿器科, 講師 (80137918) ; 土肥 健純 東京大学, 大学院・精密機械専攻, 教授 (40130299)
• キーワード: 腹膜透析 / 人工腹膜 / 細胞培養 / 物質移動 / シミュレーション

研究概要

本年度は腹膜中皮細胞と腹膜繊維芽細胞の分離、腹膜中皮細胞の足場としてのコラーゲンのグルコース浸漬の影響、コラーゲン内に分散させた3次元腹膜繊維芽細胞の形態変化、さらには薬液性の腹膜繊維症の作成と腹膜機能の変化に関して研究を行った。
(1)腹膜中皮細胞と腹膜繊維芽細胞の分離
ラット大網を0.125%Trypsin/0.01%EDTAで数回処理後、0.25%/0.02%EDTAに変更することで、中皮細胞と繊維芽細胞の混合比の異なる培養系を作成後、confluentになるまで培養し、その系を接触角の異なる合成樹脂を用い接着することにより、繊維芽細胞と中皮細胞を分離できた。
(2)腹膜中皮細胞の足場としてのコラーゲンのグルコース浸漬の影響
腹膜中皮細胞はコラーゲン組織を足場に単層を構成しているが、腹膜炎による細胞層離脱時には露出したコラーゲン組織が透析液中のグルコースや溶質透過性の亢進により漏出した血漿アルブミンに浸漬することになる。このin vivoにおける状態をin vitro培養系でモデル化するためにI型コラーゲン被覆培養プレートに濃度30mM〜150mMのグルコースを1〜5週間浸漬した後、腹膜中皮細胞を植種し、そのDNA合成能を評価した。浸漬の有無にかかわらず培地に高濃度のグルコースを含む条件下ではDNA合成能は有意に抑制されたが、低濃度のグルコースを含む条件下では長期浸漬群ではかえって長期浸漬群でDNA合成抑制の影響は軽度になる傾向にあった。一方、アルブミンへの浸漬群においても1週間目における抑制性の作用にくらべ、長期浸漬群ではその影響はみられなかった。
(3)コラーゲン内に分散させた3次元腹膜繊維芽細胞の形態変化
実際の腹膜組織内の腹膜繊維芽細胞は細胞外マトリックスのコラーゲン繊維の中に分散している。この状態をIn vitro系で再現させるために0.25%のI型コラーゲン内に繊維芽細胞を懸濁後、固化し、その細胞の伸展を観察した。通常の培養では細胞の伸展は培養器接着後1〜2日で起こり培養器いっぱいになるまで増殖を繰り返す。一方、コラーゲン中に分散した繊維芽細胞はより細く進展し、疎に分散したin vivoの組織により近い構造を維持できることが認められ、今後の培養実験において重要なモデルを提供できるものと考えている。
(4)薬液性の腹膜繊維症の作成と腹膜機能の変化
腹膜硬化のメカニズムをマクロに捉えるためグルコン酸クロルヘキシジン(CHG)の腹腔内投与による薬液性のモデルを作成し、投与量/方法と溶質透過性の変化、病理組織像の関連性を調べた。投与方法と投与量の組み合わせにより極端に結果が異なることが認められた。0.2%グルコン酸クロルヘキシジンを20ml/kg注入群を1時間貯留と2時間貯留とした場合、前者では11例中8例(2例は麻酔死)が1ヵ月生存し、内5例に組織学的変化と溶質透過性の亢進をみた。一方、2時間貯留群では5例中2例が炎症性の変化により2週間以内に死亡した。本実験から0.2%CHGを用いる場合は貯留時間を1時間程度に濃度をそれより低くするならば、貯留時間を2時間以上必要なことが認められた。

研究成果

• [文献書誌] Horiuchi T,et al: "Bioelectrical impedance analysis (BIA) for assessing water distribution in chronic dialysis patients." Int J Artif Intern Organs. 19(9). 503- (1996)
• [文献書誌] Horiuchi T,Sumida Y: "Mechanism of water and sodiumremoval in CAPD with low sodium dialysate (LNaD)." J Jpn Dial Ther. 29(2). 87-96 (1996)
• [文献書誌] Kumano K,et al: "The effectof osmotic agentson hyaluronan synthesis in human peritoneal mesothelial cells and fibroblasts." Perit Dial Int. 17(suppl)(in press). (1997)
• [文献書誌] Kumano K,et al: "Kinetic analysis of furosine and pentosidine in CAPD patients." Perit Dial Int. 17(suppl)(in press). (1997)
• [文献書誌] Kumano,etal: "Effects of vasodilators on peritoneal solute and fluid transport in rat peritoneal dialysis." Advancesin Peritoneal Dialysis. 12. 27-32 (1996)
• [文献書誌] 熊野和雄: "CAPDに特有な合併症(2)硬化性被嚢性腹膜炎。" 臨床透析. 12(12). 65-72 (1996)
• [文献書誌] Horiuchi T,et al: "Suppression of DNA sysnthesis of cultured mesothelial cells by supplemented albumin." Int J Artif Intern Organs. (submitted).
• [文献書誌] Horiuchi T,et al: "DNA synthesis of cultured mesothelial cells under high permeable state." Perit Dial Int. 17(suppl)(in press). (1997)
• [文献書誌] Horiuchi T,et al: "Changesin peritoneal permeability due to chemical fibrosis." Perit Dial Int. 17(suppl)(in press). (1997)
• [文献書誌] 堀内孝、その他: "グルコン酸クロルヘキシジン腹腔内投与による腹膜繊維化と腹膜溶質透過性の変化" 第12回ライフ・サポート学会大会要旨集. (1996)
• [文献書誌] 堀内孝: "腹膜機能の最近の話題" 臨床透析. 12(12). 179-183 (1996)
• [文献書誌] Horiuchi T,etal: "Suppression of DNA synthesis of cultured mesothelial cells by supplementedalbumin." Int J Artif Intern Organs. 19(9). 509- (1996)
• [文献書誌] Kumano K,et al: "Effects of osmotic solutes on fibronectin messenger RNA expression in rat peritoneal mesothelial cells." Blood Purification. 14. 165-169 (1996)
• [文献書誌] Kumano K,et al: "Role of diaphragmatic,viscer al and parietal pathways in peritoneal fluid absorption in rat peritoneal dialysis." Perit Dial Int. 16. S-80-83 (1996)