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

2002 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, 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, 理工学部, 名誉教授 (90063461)
• キーワード: 微小循環 / 酸素輸液 / 生体機能材料 / レーザー共焦点顕微鏡 / 代謝過程 / 非侵襲観測法 / 生体情報・計測 / 医用・生体画像

研究概要

酸素輸液ヘモグロビン(Hb)小胞体が細網内皮系で捕捉される過程を、レーザー共焦点顕微鏡を利用して動的観測した。Hb小胞体および血漿相を蛍光色素でラベルし、麻酔下ハムスターに負荷投与した。腹部を切開し肝臓を露出させ肝表面をin situ観測し、Hb小胞体が類洞血管内の血漿相を流れる様子と、投与直後から次第にこれが貪食細胞(Kupffer細胞)に捕捉されて食胞(phagosome)内に集積し蛍光強度を高める挙動が観測された(血中半減期:約24時間)。組織病理学的検討から、Hb小胞体は1週間以内に分解消失し蓄積は無く、また血液生化学的検査からも臓器の機能に不可逆の影響を与えず、安全度が高いことが明らかになった。また、Hb小胞体の内水相にフラビンモノヌクレオチドとエチレンジアミン四酢酸を添加して可視光照射すること、酸素結合機能を失ったメトHbが瞬時に還元されて、酵素結合機能を回復できることを確認でき、体内投与後の経皮的照射による機能的寿命の延長に貢献できると考えられる。
血球を静止させて撮影するため発光時間40μsec、発光周期1/60secのフラッシュランプをCCDカメラと同調させる方法を利用し、またQ帯吸収波長を照射して血球のコントラストを得て、皮膚表面での散乱抑制には限外照明系を採用する法方法により、アルブミン5%溶液で血液希釈(ラット)後の血流動態(有効毛細管密度と毛細血管内ヘマトクリット)の変動を解析し、心拍出量の変動との相違を得ることができた。経皮的に微少循環を観測できる方法論として論文にまとめ完成させた。

研究成果

• [文献書誌] Erni D, Wettstein R, Sakai H, Takeoka S, Tsuchida E et al.: "Normovolemic hemodilution with hemoglobin-vesicle solution attenuates hypoxia in ischemic hamster flap tissue"American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology. (in press). (2003)
• [文献書誌] Sakai H, Takeoka S, Kobayashi K, Tsuchida E, et al.: "Pretreatment of serum containing Hb-vesicels (oxygen carriers) to avoid their interference in laboratory tests"Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. 41. 222-231 (2003)
• [文献書誌] Sakai H, Takeoka S, Intaglietta M, Tsuchida E, et al.: "Systemic and Microvascular responses to the hemorrhagic shock and resuscitation with Hb-vesicles"American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology. 283. H1191-H1199 (2002)
• [文献書誌] 酒井宏水, 富山賢一, 武岡真司, 小林紘一, 土田英俊ほか: "酸素輸液(ヘモグロビン小胞体)を含有する血液の生化学検査"人工血液. 10. 47-53 (2002)
• [文献書誌] Sakai H, Sato T, Maekawa Y, Tsuchida E.: "Capillary blood flow during hemodilution observed by non-invasive transcutaneous technique using a flash epi-illumination"Microvascular Research. 64. 120-126 (2002)
• [文献書誌] Sakai H, Masada Y, Takeoka S, Tsuchida E.: "Characteristics of bovine hemoglobin for the potential source of hemoglobin-vesicles as an artificial oxygen carrier"Journal of Biochemistry. 131. 611-617 (2002)