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気道上皮の大部分を占める繊毛円柱上皮は、様々な異物を咽頭に向かって運搬し、痰として排出させる機能をもつことで知られている。繊毛円柱上皮はミトコンドリアを多数有し、繊毛運動に必要なエネルギーであるATPを容易に供給することができる構造を持つ。この、ATP産生はむろん酸素を用いて行われるので、繊毛運動の指標として、気道粘膜上皮組織の酸素消費量を用いることができる可能性がある。我々は、鼻腔を右/左から左/右へ向かって換気する鼻腔内ガスサンプリング法を利用して、気道上皮の酸素の消費量と二酸化炭素の産生量を質量分析計によって測定した。また同時に一酸化窒素NOを化学発光法によってVNOを測定した。結果は、酸素の消費量が、1.2±0.15、二酸化炭素産生量が、1.65±0.10ml/min(mean±SD)であった。また、Rは1.38±0.12.であった。鼻腔気道に局所的に与えた低酸素刺激によって、鼻腔粘膜の酸素消費量、二酸化炭素産生量ともに著しく低下し、さらにNOの産生量も同時に低下した。気道上皮のエネルギー産生能、NOの産生能の双方とも、気道内の酸素分圧に依存していること、すなわち酸素の拡散依存性(diffusion-limited)であることが示唆された。これと全く同様の結果が摘出灌流肺からも得られたことから、気道内の酸素センサーとしての上皮の働きが推測された。また、この生理機能が換気一血流比の改善に役立つことを摘出灌流肺の研究から示した。
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