酸素反応および蛋白質機能に対する強磁場効果に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11834005
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩坂 正和 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (90243922)
• 研究分担者: 柴田 政廣 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (60158954) ; 上野 照剛 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00037988)
• キーワード: 強磁場影響 / 酵素反応 / カタラーゼ / 生体高分子 / 磁場配向 / フィブリン / 血小板 / 赤血球

研究概要

本年度の研究では、蛋白質の機能に対する10テラス級の強磁場影響について調べ、磁界の生体影響に関する基礎的な知見を得ることを目的として、最大14テラス磁場における様々な生化学反応のリアルタイム光学測定および電気化学的測定を行い、以下の成果を得ることができた。
1.常磁性物質である溶存酸素の関与する生化学反応系として、カタラーゼによる過酸化水素分解系を選び、最大14テスラの強磁場影響を調べた。14テスラの強磁場空間において過酸化水素分解反応が顕著に抑制されることを、リアルタイム光学測定により観測した。また、過酸化水素電極にカタラーゼを固定化した電極を用いて、カタラーゼの過酸化水素分解反応測定も行った。その結果、磁場を0〜14テスラと変化させた場合、電極の電流が可逆的に増減したことにより、強磁場中でカタラーゼの酵素活性の減少することが明らかとなった。
2.強磁場中ストップトフロー測定により、ペルオキシダーゼおよびチトクロムCの酸化還元酵素反応の一部について検討を行った。溶液中の酸素濃度を低減させた条件で8テスラ磁場で反応を観測したが、有意な磁場影響は観測されなかった。また、ルシフェリン・ルシフェラーゼの発光反応について、ヘイケボタル個体での生物発光の時間分解光スペクトルを測定した。発光スペクトルのピーク波長が8テスラ磁場中で高波長側にシフトする傾向を観測した。
3.生体高分子および細胞の構造変化過程への強磁場影響に関し、磁場配向させたフィブリン繊維網における血管内皮細胞の配向性変化を見いだした。また、血小板の凝集能が強磁場中で増加する現象を明らかにし、血小板の磁場配向による膜糖蛋白質の構造変化が、血小板の凝集過程に影響を及ぼした可能性を提案した。さらに、磁場配向きした赤血球中のヘモグロビンの光吸収スペクトル形状が、最大14テラスまでの磁場中で顕著に変化する現象を見いだした。

研究成果

• [文献書誌] H.Kotani,M.Iwasaka,S.Ueno: "Magnetic Orientation of Collagen and Bone Mixture"Journal of Applied Physics. (in press). (2000)
• [文献書誌] 岩坂正和、小谷博子、上野照剛: "強磁場下での付着細胞の磁場配向"Space Utilization Research. 16. 115-117 (2000)
• [文献書誌] S.Ichioka,M.Minegishi,M.Iwasaka,et al.: "High-Intensity Static Magnetic Fields Modulate Skin Microcirculation and Temperature In Viro"Bioelectromagnetics. 20. 1-6 (1999)
• [文献書誌] 上野照剛、岩坂正和: "生物に関連する磁界効果と医療応用"電気学会論文誌(A). (in press). (2000)
• [文献書誌] M.Iwasaka and S.Ueno: "Electricity and Magnetism in Biology and Medicine F.Bersani (eds)"Kluwer Academic/Plenum Publishers. 996(271-274) (1999)
• [文献書誌] M.Iwasaka and S.Ueno: "Electricity and Magnetism in Biology and Medicine,F.Bersani(eds)"Kluwer Academic/Plenum Publishers. 996(275-278) (1999)