ECISを用いた流れ負荷時の培養内皮細胞のナノ/サブナノ微細挙動評価に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780636
• 研究機関: 川崎医療短期大学
• 研究代表者: 片岡 則之 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 講師 (20250681)
• キーワード: 電気インピーダンス計測 / 培養内皮細胞 / ずり応力 / 細胞間隙

研究概要

研究実施2年目である本年度は、昨年度作製した培養細胞層の電気インピーダンス計測(ECIS;Electric Cell-substrate Impedance Sensing)が可能な流れ負荷システムを用いて、十分に増殖した培養内皮細胞に流れの負荷を行いつつ、インピーダンス計測を行い、流れ負荷時の内皮細胞層のバリアファンクションの変化を評価した。
通常のECISの計測では、静置培養下の細胞の計測しか行うことが出来ない。本研究ではフローチャンバー設置用電極アレイ、ならびにECIS計測用のフローチャンバーの製作を行った。昨年度、本装置を用いて細胞を播種せずにインピーダンスの計測を行った結果、静置培養用電極アレイと同様の値が得られ、装置の妥当性を確認した。本年度はフローチャンバー設置用電極アレイにウシ大動脈由来培養内皮細胞を播種し、大動脈の平均的な値である2Paのずり応力を負荷した。その結果、流れ負荷直後に急激にインピーダンスが上昇し、20分程度後にはほぼ基のレベルに低下した後、さらにインピーダンスの低下が認められた。ずり応力負荷直後の急激なインピーダンスの上昇は、流路内の圧の上昇によって内皮細胞が基質面に押しつけられ、物理的な要因によるものと思われる。その後に見られたインピーダンスが徐々に低下する反応は、ずり応力の負荷によって内皮細胞が形態変化をする過程で、内皮細胞-細胞間、あるいは細胞-基質間のタンパク分布が変化して接着性が変わり、それらの反応を反映したものと思われる。
本システムを用いることにより、従来は免疫染色などの結果から推論していたずり応力負荷時の内皮細胞の微細挙動を実時間で解析することが可能となった。

研究成果

• [文献書誌] 片岡則之,望月精一,小笠原康夫,辻岡克彦,梶谷文彦: "ECIS (Electric Cell-substrate Impedance Sensing System)を用いた単球接着による血管内皮細胞間隙変化の解析"信学技報. 99・54. 121-124 (1999)
• [文献書誌] 梶谷文彦,片岡則之: "レオロジー因子と心疾患"臨床成人病. 30・2. 227-232 (2000)
• [文献書誌] M.Sato,N.Kataoka,K.Hashimoto,M.Imamura: "Mechanical stress and actin filament dynamics in cultured endothelial cell"Tissue Engineering of Therapeutic Use. 4. 121-130 (2001)
• [文献書誌] 望月精一,Piter Sipkema,片岡則之,後藤真己,武本麻美,梶谷文彦: "外因性NOによる流れ依存性NO生成の抑制-テトラヒドロビオプテリンの関与-"脈管学. 41・2. 117-121 (2001)
• [文献書誌] 片岡則之,望月精一,小笠原康夫,梶谷文彦: "レーザーピンセットを利用したマニピュレートシステムによる力学刺激負荷に対する培養内皮細胞の応答解析"第13回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 164-165 (2001)
• [文献書誌] 梶谷文彦,望月精一,松本健志,片岡則之: "バイオミメティックスハンドブック(第3章、第3節 バイオレオロジー)"エヌ・ティー・エス. 1250 (2000)