レーザーフラッシュによる投与酸素輸液の微小循環動態の動的画像解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480268
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 酒井 宏水 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 講師 (70318830)
• 研究分担者: 末松 誠 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (00206385) ; 小林 紘一 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (80051704) ; 土田 英俊 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (90063461)
• キーワード: 微小循環 / 酸素輸液 / ヘモグロビン小胞体 / 細網内皮系 / 代謝過程 / 非侵襲観測法 / 過渡吸収スペクトル / メトヘモグロビン

研究概要

1. フラッシュ照射による微小循環動態解析:経皮的血球流動観測手段は、血球を静止させて撮影するため発光時間40μsec、発光周期1/30-1/60secの高エネルギーXeフラッシュをCCDカメラと同調させる方法を利用。照射波長をHbのQ帯吸収の550nmとして血球のコントラストを得、皮膚表面での散乱抑制には限外照明系を採用。アルブミン溶液で高度血液希釈(80%超)を行った場合の毛細管内の血球流速、有効毛細管密度、ヘマトクリットが観測できた。また、酸素輸液(ヘモグロビン小胞体)で血液希釈を実施したときの動態を観測している。
2.酸素輸液の投与から細網内皮系での代謝過程の詳細検討:組織病理学的な検討から、投与Hb小胞体が主に細網内皮系にて捕捉され貪食能に変化をもたらすが、2週間以内に全て代謝され貪食能も正常値に戻ることを確認できた。経時的変動が明らかに成ったので、非侵襲的手段により細網内皮系の微小循環を追跡する実験に移行する。
3.Skinfold window chamber法による微小循環動態の観測:ハムスター背部皮下微小循環を無麻酔非侵襲観測できる実験系の導入を完了。Hb小胞体および血球成分、血漿蛋白質、内皮細胞に蛍光ラベルをして、共焦点顕微鏡による循環動態の観測による末梢組織の三次元的データの集積と、フラッシュ照射による経皮的観測を行い、酸素輸液の微小循環動態に与える影響の解析に着手。
4.レーザー照射によるHb還元:酸化型Hb(Fe^<3+>)に近紫外レーザーパスル照射することで還元され、過渡吸収スペクトルから酸素配位機能が復元されることを確認、その機構を解明した。Hb小胞体とした場合も還元されることを確認。体内投与後の機能回復への利用の可能性を示唆した。

研究成果

• [文献書誌] H,Sakai,H.Onuma,M.Umeyama,S.Takeoka,E.Tsuchida.: "Photoreduction of metHb by irradiation in the near-ultraviolet region"Biochemistry. 39(47). 14595-14602 (2000)
• [文献書誌] H.Sakai,H.Hara,A.G.Tsai,S.Takeoka,E.Tsuchida,M.Intaglietta: "Molecular dimensions of hemoglobin-based O_2 carriers determine constriction of resistance arteries and hypertension."Am.J.Physiol.Heart Circ.Physiol.. 279. 908-915 (2000)
• [文献書誌] A.G.Tsai,H.Sakai,E.Tsuchida,M.Intaglietta,: "Mechanical, microvascular and cellular basis for the design of artificial blood"人工血液. 8. 30-39 (2000)
• [文献書誌] 土田英俊,酒井宏水,武岡真司: "人工血液の開発動向"バイオサイエンスとインダストリー. 58. 252-255 (2000)
• [文献書誌] 土田英俊,酒井宏水,武岡真司: "酸素輸液としての人工赤血球"「バイオミメティックスハンドプック」長田義仁編,エヌ・ティー・エス社. 7章6節. 823-827 (2000)
• [文献書誌] 土田英俊,小松晃之,酒井宏水: "酸素輸液(人工赤血球)の設計原理とその具体的構造"季刊誌「血液・免疫・腫瘍」BIC Forum. 6(1). 12-18 (2001)