AGE(ブドウ糖誘導体)のナノ秒自己蛍光を指標にした生体組織加齢情報の検出

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480257
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 荒木 勉 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50136214)
• 研究分担者: 山田 源 熊本大学, 動物資源開発研究センター, 教授 (80174712) ; 東野 義之 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (40075023) ; 橋本 守 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (70237949)
• キーワード: ナノ秒蛍光 / AGE / 組織自己蛍光 / 加齢 / コラーゲン / 老化架橋 / ラマン顕微鏡 / 蛍光顕微鏡

研究概要

本研究目的はナノ秒蛍光測光を中心とした、さまざまなフォトニクス技法によって生体組織老化によって生じる変化を検出する方法を提案することである。最終年度にあたりその成果を列記する。
(1)組織に紫外線を照射すると青色の自己蛍光が生じ、蛍光の強度は加齢とともに増大する。象牙質と動脈のナノ秒蛍光は加齢とともに減衰時間が減少する。
(2)遺伝子的変異がある老化促進マウスでも蛍光減衰の差異を確認した。
(3)蛍光減衰時間は多成分となり、同じ個体でも部位によって含有率が異なった。高速減衰成分である2.8ns成分が老化指標となる。マウスでは上肢よりも下肢の老化指標が大きい。ヒトでは臨床的に下肢に動脈硬化が顕著となる。
(4)蛍光の主因はAGEであると推察し、タイプコラーゲンプレート、ヒト象牙質切片、ラット尾腱に対し、還元糖であるリボースを反応させてAGEを作成した。その結果、糖反応によって蛍光強度が増大し、2.8us成分が増大した。
(5)本研究は蛍光を持つコラーゲンの老化架橋に注目したもので、組織の如何に関わらず存在するため、生体部位全てを統一的に論ずることが可能であることがわかった。
(6)原子発光分析によってヒト血管組織のカルシウム含有量と年齢、部位、動静脈差を調査した。加齢によって動脈Ca量が増加したが、静脈は変化が無かった。肘、膝など局部でCa濃度が大きかった。
(7)コラーゲンの高次構造変化を検出することを目指し、非線形光学効果を利用した新しいラマン顕微鏡を提案した。
これらの成果を3篇の学術論文(英文)、2篇の国際会議論文および1篇の国内学会講演論文にまとめた。

研究成果

• [文献書誌] M.Hashimoto and T.Araki: "Three dimensional coherent and opticol transfer functions of coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy"J.Opt.Soc.Am(A). (in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Tohno,S.Tohno,Y.Kida,T.Yasui,M.Hashimoto and T.Araki: "Visual demonstration of calcium accumulation in human arteries of upper and lower limbs"Biol.Trace Element Res.. (in press). (2001)
• [文献書誌] H.Matsumoto,S.Kitamura and T.Araki: "Application of fluorescence microscopy in dental hard tissue"Front.Med.Biol.Eng.. 10巻4号(in press). (2000)
• [文献書誌] T.Araki,M.Hashimoto,T.Yasui,G.Yamada and Y.Tohno: "Change of dynamic fluorescence of tissue in nanosecond region induced by glycosylation of collagen"Proc 10th intl.Conf on Biomed.Eng.(Dec.2000,Singapore). 87-88 (2000)
• [文献書誌] H.Inamoto,K.Honda,M.Hashimoto,K.Chikamori and T.Araki: "A high efficient micro-spectroscopy system for in situ kinetic determination of cellular dehydrogenase activity"Proc.11th intl.Congr.of Histochem.Cytochem.(Sep,2000 York,U.K.). 6 (2000)
• [文献書誌] 中本和伸,安井武史,橋本守,荒木勉: "ヒト象牙質自己蛍光のう食による変化"日本機械学会第11回バイオエンジニアリング学術講演会秋季セミナー講演論文集. 00-26. 149-150 (2000)