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

2002 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 / 赤血球集合 / 重力 / 血流量 / 微小血管 / 人工微小流路 / 誘発電位

研究概要

脳への血液の循環動態が様々な血管・血液の要因によって変化したときの脳への酸素供給の変化と大脳皮質の神経細胞の局在機能への影響を調べた。
(1)基礎研究として、酸素透過性のある微小流路を用いて、低浸透圧下での赤血球の膨潤は酸素放出を抑制し、高浸透圧下での赤血球の扁平化は酸素放出を促進した。この結果は組織での酸素放出に赤血球内部からの拡散距離が重要であることを示した。
(2)組織における赤血球の酸素化・脱酸素化過程において、pHならびに炭酸ガス分圧の変化は赤血球の形態変化を介して赤血球集合に影響し、循環状態を変化させることを示した。これは代謝活動の活発な組織への酸素供給を促進する合目的的な現象であった。
(3)組織の微小血管網における赤血球の循環と酸素放出(血液の酸素飽和度)をカラービデオカメラの信号を利用してリアルタイムで二次元画像表示できるシステムを開発した。
(4)総頸動脈の血流量が減少すると、同側の大脳皮質知覚領の血流は減少し、反対側の動物の後肢皮膚を電気刺激して得られる大脳知覚野での誘発電位は低下した。一側の総頸動脈の圧迫は他側総頚動脈と体性知覚領での血流を著しく増大させ、誘発電位も増強させた。総頸動脈の圧迫を解除すると、ほぼ正常な誘発電位が観察された。脳表面の血流状態と脳の機能との極めて密接な関係が示された。
(5)脳の神経科学領域と関連して、アルツハイマー病原因遺伝子の一つであるプレセニリン-1の発現、Phosphodiestcrase type IV抑制物質によるマイクログリアの機能調節、ノルアドレナリンによるマイクログリアの機能変化と脳の機能との関係など、重要な知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] Tateishi N et al.: "Reduced oxygen release from erythrocytes by the acceleration-induced flow shift, observed in an oxygen-permeable narrow tube"J Biomech.. 35. 1241-1251 (2001)
• [文献書誌] 前田信治: "赤血球の微小循環とレオロジー"ながれ. 21. 129-134 (2002)
• [文献書誌] 前田信治: "微小循環の生理機能の効果的発現と赤血球のレオロジー特性"人工血液. 10. 107-115 (2002)
• [文献書誌] 満田憲昭 他: "転写因子CREBによるプレセニリン-1の発現調節"日本老年医学会雑誌. 38. 772-774 (2001)
• [文献書誌] Zhang B et al.: "Suppressive effects of phosphodiesterase type IV inhibitors on rat cultured microglial cells : comparison with other types of cAMP-elevating agents"Neuropharmacology. 42. 262-269 (2002)
• [文献書誌] Mori K et al.: "Effects of norepinephrine on rat cultured microglial cells that express α1, α2, and β1 and β2 adrenergic receptors"Neuropharmacology. 43. 1026-1034 (2002)
• [文献書誌] Ohkubo N et al.: "Apolipoprotein E and Reelin ligands modulate tau phosphorylation through an apolipoprotein E receptor/disabled-1/glycogen synthase kinase-3β cascade"FASEB J. 17. 295-297 (2003)
• [文献書誌] Cicha I et al.: "Changes of red blood cell aggregation in the oxygenation-deoxygenation process : pH-dependency and cell morphology"Am J Physiol (Heart and Circ Physiol). (in press).