ECIS法を用いたエストロゲンの内皮細胞に及ぼす微細動態の測定・評価に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14657423
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 合田 典子 岡山大学, 医学部, 助教授 (70225639)
• 研究分担者: 片岡 則之 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 講師 (20250681) ; 奥田 博之 岡山大学, 医学部, 教授 (30033286) ; 梶谷 文彦 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (70029114) ; 山本 尚武 岡山大学, 医学部, 教授 (50032941) ; 清水 壽一郎 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (80294403)
• キーワード: estrogen / endothelial cell / cell adhesion / electrical cell-substrate impedance sensing / elastic module

研究概要

研究目的:本研究では、エストロゲンの血管内皮細胞に対する作用を実時間で解析するため、ECIS(Electrical Cell -substrate Impedance Sensing)法を用い、細胞-細胞間隙と細胞-細胞下基質間隙および細胞自体の挙動をナノオーダーで定量的に計測した。さらに、これらナノ細胞挙動を引き起こす基礎となる細胞骨格や接着因子のダイナミックな変化を共焦点レーザー顕微鏡と原子間力顕微鏡を併用して観察し、エストロゲンの血管内皮細胞に対する作用を総合的に解析した。
研究の成果:種々の濃度の17β-Estradiol(E_2)付加後の内皮細胞の微細動態(細胞-細胞間隙,細胞-細胞下基質間隙,細胞自体の挙動)をECIS法にて経時的に計測したところ、高濃度のE_2の負荷によりインピーダンスは減少し、細胞-細胞間隙が拡がったことが示唆された。原子間力顕微鏡(AFM)を用いて機械的な弾性特性を測定した結果、高濃度のE_2による内皮細胞辺縁部の弾性は変化せず、成熟女性の生体内濃度(E_210^<-10>及びE_210^<-11>mol)では同部の弾性率を各々61%,56%低下させ、生理的濃度のE_2が内皮細胞の細胞ミクロメカニクスを有意に変化させた。また、動脈硬化症の危険因子として注目されている酸化LDLを培養内皮細胞に作用させた実験を併せて行った。健常者の酸化LDLはヒト血漿LDL画分中の0.01%程度とされるが、その影響を強調するため50μg/ml,100μg/ml及び200μg/mlの高用量を20時間作用させた。インピーダンスは全体として11%増大し、細胞-細胞間隙、細胞-細胞下基質間隙共に増大することが示唆された。また内皮細胞辺縁部弾性率はコントロール群に比べ、70〜80%の低下を示し、酸化LDLは細胞内皮の透過性の上昇及びバリア機能の低下を引き起こすことが示唆された。今後、酸化LDLが内皮細胞に及ぼすこれらの作用に対するエストロゲンの効果を検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 合田典子, 片岡則之, 山本尚武, 奥田博之, 梶谷文彦: "数学モデルを用いた細胞動態インピーダンス検出(ECIS法)の検討"第42回日本エム・イー学会. 41巻特別号. 262 (2003)
• [文献書誌] 合田典子, 中村通宏, 毛利 聡, 清水壽一郎, 宮坂武寛, 片岡則之, 奥田博之, 山本尚武, 梶谷文彦: "イオン感応性電界効果トランジスタ(ISFET)を用いた細胞活性測定システムの構築"第26回 日本ME学会中国四国支部大会. 講演抄録. 47 (2003)
• [文献書誌] N Goda, N Kataoka, J Shimizu, S Mohri, T Miyasaka, K Hashimoto, M Nakamura, Y Yamamoto, H Okuda, F Kajiya: "Measurement of the Effect of Estrogen on Nano/Micro-Mechanics of vascular Endothelial Cells"Proceedings for 1^<th> International Symposium Cardiovascular Physiome -integrative comprehension from molecule to organ-. Poster session. 2 (2003)
• [文献書誌] N Kataoka, K Hashimoto, N Goda, K.Tsujioka, F.Kajiya: "ENDOTHILIAL CELL RESPONSES TO MECHANO/CHENICAL STIMULI MEASURED WITH NANO/MICRA TECHNOLOGY"THE JAPANESE JOURNAL OF PHYSIOLOGY. 53. S132 (2003)