脳の微小循環レベルでの血液循環・酸素供給・神経細胞活動の総合的解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12470292
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 前田 信治 愛媛大学, 医学部, 教授 (50036464)
• 研究分担者: 鈴木 洋司 愛媛大学, 医学部, 助手 (20226567) ; 立石 憲彦 愛媛大学, 医学部・附属病院, 助教授 (90236555) ; 田中 潤也 愛媛大学, 医学部, 教授 (70217040)
• キーワード: 微小循環 / 酸素放出 / 赤血球 / 脳循環 / 血流量 / 微小血管 / 画像処理 / 酸素飽和度

研究概要

脳への血液循環動態が様々な血管ならびに血液の要因によって変化したとき、脳への酸素供給の変化と脳の神経細胞の局在機能への影響を調べることを目的として、今までの実績に基づいて測定装置の組立を行い、本年度は以下の実験成果を得た。
(1)基礎モデル実験:赤血球浮遊液を酸素透過性のある人工微小流路に灌流し、赤血球からの酸素放出が、流速の増加、赤血球量の減少、赤血球集合の促進によって低下することを定量的に示した。
(2)基礎実験として、麻酔下のラットの腸-腸間膜を剖出し、上腸間膜動脈に超音波トランジットタイム血流計のプローベを装着して血流を測定した。血流量は心拍動に同期して変化した。平均流量は8.9〜9.1ml/minでほぼ一定であった。同様に、総頸動脈についても、9.0〜9.2ml/minの血流量を測定した。
(3)基礎実験として、麻酔下のラット腸間膜を用いて、上腸間膜動脈の血流量が変化すると、末梢の微小血管内の赤血球流速も比例的に変化することがわかった。
(4)ラット脳表面の微小循環動態と血液の酸素飽和度を観察し、波長の異なる6枚の干渉フィルターを通して得た画像をもとに、微小血管網の二次元画像化に成功した。しかし、酸素飽和度については、定量測定が可能であったが、循環赤血球量については、定量的測定のために改良が必要であった。
(5)脳への血流に影響する血液要因と関連しては、血漿中のトリグリセリドが赤血球集合を促進することを見いだした。
(6)脳表面の単一の微小血管内における赤血球流速を新しく開発した画像処理法を用いて測定することに成功した。
(7)定量的かつ再現性のある測定結果を得るために、顕微鏡ステージと焦点調節機構部の関係を改造中である。
(8)神経細胞の機能維持にセリンとグリシンの濃度の重要性を指摘した。

研究成果

• [文献書誌] Tateishi,N. et al.: "Oxygen release from erythrocytes flowing in oxygen-permeable narrow tube : Effect of erythrocyte aggregation."Am.J.Physiol.,. (in press).
• [文献書誌] Mchedlishvili,G.and Maeda,N.: "Blood flow structure related to red cell flow-A determinant of blood fluidity in narrow microvessels."Jpn.J.Physiol.,. (in press).
• [文献書誌] 鈴木洋司,立石憲彦 他: "人工微小流路を用いた微小循環機能に対する遠心力の影響:第1報:赤血球の流動挙動;第2報:赤血球からの酸素放出"日本バイオレオロジー学雑誌. (印刷中).
• [文献書誌] Suzuki,Y. et al.: "Decreased deformability of the X-ray-irradiated red blood cells stored in mannitol-adenine-phosphate medium."Clin.Hemorheol.Microcirc.. 22. 131-141 (2000)
• [文献書誌] Yang,L. et al.: "Involvement of the viability of cultured rat neurons by the non-essential amino acids L-serine and glycine that upregulates expression of the anti-apoptotic gene product Bci-w."Neurosci.Lett.. 295. 97-100 (2000)
• [文献書誌] Cicha,I. et al.: "Gamma-ray-irradiated red blood cells stored in mannitol-adenine-phosphate medium : Rheological evaluation and susceptibility to oxidative stress."Vox Sang. 79. 75-82 (2000)