細胞表面および細胞内部への応力負荷に対する内皮細胞内情報伝達メカニズムの解析

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14658297
• 研究機関: 川崎医療短期大学
• 研究代表者: 望月 精一 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 助教授 (60259596)
• 研究分担者: 立花 博之 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 講師 (00241216) ; 橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 助手 (80341080) ; 松本 健志 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (30249560) ; 小笠原 康夫 川崎医科大学, 医学部, 助教授 (10152365) ; 梶谷 文彦 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (70029114)
• キーワード: 内皮細胞 / 一酸化窒素(NO) / ずり応力

研究概要

循環器系の疾患(高血圧症、高脂血症、糖尿病など)において酸化ストレス増加に伴う血管内皮機能障害が問題となっている。特に、内皮細胞の重要な機能の一つとして、一酸化窒素(NO)ラジカルの産生能がある。今年度は、in vivoでの内皮細胞の機能の定量的評価方法として、カテーテル型NOセンサの開発を行った。センサの基本特性は既に評価済みであり、安全な使用を可能とするため、先端にソフトチップをとりつけ、さらに感知部の強度保持のための合金製ワイヤを取り付けた。実験動物(イヌ)の冠状静脈洞内における血中NO濃度計測を行った結果、繰り返し、安定した計測ができることを確認した。
一方、こうした血管内皮機能障害がある場合、内皮機能の改善とともに外因性NO(NOドナー)の供与が行われる。しかし、それによってある程度残されていた血管内皮由来NO産生が影響される可能性が示唆されており、今回、詳細な検討を行った。NOドナーとしてS-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP)、対象血管として摘出したイヌの大腿動脈を用いたところ、力学的刺激としての流れ(ずり応力)依存性の内皮細胞由来NO産生能が、著しく抑制され、その機序として内皮細胞内NO合成酵素(NOS)の補酵素であるテトラヒドロビオプテリンの有効量の低下が示唆された。それにより、NOS由来のスーパーオキサイドの産生が増加することも認め、内皮細胞の障害時にNOドナーを使用することによって、それをさらに悪化させる可能性が示唆され、使用に際しての十分な注意が必要であると考えられた。(Am J Physiol 2005)

研究成果

• [雑誌論文] Exogenous NO suppresses flow-induced endothelium-derived NO production because of depletion of tetrahydrobiopterin (2005)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki S et al.
  • 雑誌名: Am.J.Physiol.Heart Circ.Physiol. 288 ページ: H553-H558
• [雑誌論文] イメージベースト血管モデルを用いた腎動脈分岐部の血流動態の解析 (2004)
  • 著者名/発表者名: 劉 浩 他
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 70・697 ページ: 1247-1253
• [雑誌論文] 血管病変好発部位である腎動脈分岐部を模擬した流路モデルにおける流体力学的構造 (2004)
  • 著者名/発表者名: 藤井 亀 他
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 70・696 ページ: 2051-2056
• [雑誌論文] Kinetic study on the elastic change of vascular endothelial cells on collagen matrices by atomic force microscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: Sato H et al.
  • 雑誌名: Colloids Surf B Biointerfaces 34・2 ページ: 141-146
• [雑誌論文] Direct observation and quantitative analysis of spatiotemporal dynamics of individual living monocytes during transendothelial migration (2004)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto K et al.
  • 雑誌名: Atherosclerosis 177・1 ページ: 19-27
• [雑誌論文] Evaluation of micromotion of vascular endothelial cells in electrical cell-substrate impedance sensing (ECIS) method using a mathematical model
  • 著者名/発表者名: Goda N
  • 雑誌名: Journal of Mechanics in Medicine and Biology (印刷中)