低容量超音波による血管内皮細胞への情報伝達

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12770336
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西條 芳文 東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (00292277)
• キーワード: 超音波 / 血管内皮細胞 / NO / カルシウムイオン / メカニカルストレス / 治療

研究概要

本研究の目的は、組織に温度上昇やキャビテーションなどによる障害を与えない程度の低容最の超音波を照射し、血管内皮細胞へ情報伝達を行うことが可能かどうかについて検討することである。
直径3cm厚み5mmのPZT平面振動子を直径35mm高さ1cmの円盤状のシャーレ中心に取り付け、インキュベータ中に設置可能なサイズの小型超音波照射装置を作製した。外部の超音波発生装置(ファンクション・ジェネレータ)にて周波数、超音波強度をコントロールし、超音波照射装置に信号を入力した。
ウシ大動脈血管内皮細胞(Bovine Aortic Endothelium Cell:以下BAEC)を使用して実験を行った。35mmのディッシュにDulbecco's Modified Eagle's medium(DMEM)と10%ウシ胎児血清を加え、CO2濃度5%、温度37?に設定されたインキュベータ内にてBAECをconfluentな状態になるまで培養した。BAECをPhosphate Buffered Saline(PBS)で2回洗浄した後、カルシウムイオンに対する蛍光色素であるCa gree-1(2μM)を加えて室温で30分間細胞内に取り込ませた。細胞内に取り込まれなかった蛍光色素を洗浄し、DMEM4mlを加えたものをコントロール群と超音波照射群にわけて観察を行った。超音波照射群に対しては周波数1MHzの微弱超音波をディッシュの下方より照射し、蛍光顕微鏡にて経時的な細胞内カルシウムイオン濃度の変化を3分間にわたって観察した。
超音波照射群では照射開始直後に約10%の一過性の蛍光強度の上昇が観察され、コントロール群ではこのような上昇は観察されなかった。これは微弱超音波がメカニカルな刺激となり、細胞内でのカルシウムイオン濃度を上昇させたためと考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Saijo Y, Nitta S, Jorgensen, CS, Falk E: "Evaluation of the biomechanics of atherosclerosis by acoustic microscopy"Advanced Nondestructive Evaluation for Structural and Biological Health Monitoring, Proc.SPIE. Vol4335. 228-235 (2001)
• [文献書誌] Saijo Y, Jorgensen CS, Falk E: "Ultrasonic tissue characterization of collagen in lipid-rich plaques in apoE-deficient mice."Atherosclerosis. Vol 158 No.2. 289-295 (2001)
• [文献書誌] Saijo Y. Ohashi T. Sasaki H. Sato M, Jorgensen CS, Nitta S: "Application of scanning acoustic microscopy for assessing stress distribution in atherosclerotic plaque"Annals of Biomedical Engineering. Vol 29. 1048-1053 (2001)
• [文献書誌] 西條 芳文: "超音波による細胞との双方向通信"新医療. 第28巻 第5号. 84-86 (2001)
• [文献書誌] 西條 芳文: "左心房内異常構造物"心エコー. 第2巻 第5号. 388-389 (2001)