| 研究課題/領域番号 |
16K12923
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
丸山 修 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 研究グループ長 (30358064)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | メカニカルストレス / 血液 / 血栓 / 血液凝固因子 / せん断速度 / せん断応力 |
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| 研究実績の概要 |
平成28年度は、試験検体としてクエン酸ナトリウム抗凝固ヒト血液、およびヒト血液を遠心分離して採取したヒト血漿を使用した。これらのヒト試料を使用した実験は、産業技術総合研究所生命倫理員会の承認を得て行った。メカニカルストレスを血液および血漿に負荷する方法として、せん断負荷装置である外筒回転式二重円筒型レオメータを使用した。試験血液5.00 mLをせん断負荷部に入れ、せん断速度2,880 s-1（8.6Pa）で3時間、37℃でせん断負荷を加えた。
その結果、せん断速度負荷後のヒト血液のAPTTはせん断速度負荷前と比較して有意差は見られず、PTは14.8%有意に延長した。また、血液凝固第5因子の反応を特異的に反映するPTが1.3%有意に延長した。一方、 せん断速度負荷後のヒト血漿のAPTTはせん断速度負荷前と比較して118.8%延長し、PTは74.9%延長した。これに伴い内因系に関与する血液凝固因子のうち、第9因子の反応を反映するAPTTは2.9%延長、第8因子では13.5%延長、第10因子では3.7%延長、第5因子では48.7%延長、および第2因子では3.0%延長した。外因系に関与する凝固因子のうち、第V因子の反応を反映するPTは52.4%延長し、第2因子では1.7%短縮した。また、せん断負荷前の反応時間から、外因系に関与する血液凝固因子は第10と5、2、7因子の順に外因系全体の反応に影響することが分かった。これらの結果から、特に血球を含まない血漿の結果から、ヒト血液にせん断速度を負荷すると、主に血漿中の血液凝固第5因子の反応が抑制されることで、血液凝固因子全体の反応が抑制されることが分かった。また、このせん断負荷条件は、フォンビル・ブランド因子マルチマーが分解されるメカニカルストレスであることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画通りの成果を得られたと痛感している。それは、本実験計画の最も重要なポイントである、「メカニカルストレス、すなわちせん断応力が、どの血液凝固因子に関与しているか？それは、血液凝固第5因子が、その一つである。」という命題を解決することに成功したからである。
本実験は、血液ポンプ内を流れる血液について、せん断応力によって、血液凝固反応が抑制されるメカニズムを定量評価するために計画されたものである。これまでの準備実験によって、ウシ血液ではせん断応力によって、内因系凝固反応が抑制されることがわかっており、このことから次の血液凝固因子、すなわち血液凝固第12因子、同11、9および8因子のいずれかがせん断応力に対して大きく関与することが予想されていた。しかし、しかしながら、これらの血液凝固因子活性を計測するには、臨床用のヒト血液試薬を使用した実験であり、定量評価するには限界があった。しかしながら、上記の通り1年目の実験において、ヒト血液を扱う環境が整ったことにより、ヒト血液を試料として、臨床試薬を用いて分析を行ったところ、血液凝固第5因子が最も顕著なメカノケミカル現象を示すことがわかった。また、血小板系においても、この血液凝固第Ⅴ因子が抑制される2,880s-1、3時間のせん断負荷条件では、フォンビル・ブランド因子マルチマーが分解を生じる、すなわち、血栓形成反応とは逆の出血反応を促進する条件でもあり、血栓形成/出血の拮抗反応が生じる条件での複雑な生化学反応であることも明らかとなった。仮定と異なっていたのは、内因系凝固因子ではなく、血液凝固第5因子、すなわち内因系/外因系の共通因子がメカニカルストレスに対して必須の因子であったことである。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度に得られた成果は、平成29年度以降の実験計画、すなわち、ウシ、ブタおよび、ヤギの動物血を使用した実験へと展開するために、大いに貢献できるものであった。これにより、ヒト血液によるメカノケミカル現象を基準とすることができ、これらの動物血のメカニカルストレスによる血栓形成に及ぼす挙動および定量化を実験計画通り遂行する。これらの血液は、血液ポンプの血液適合性評価を行うために、我が国で使用されている実験動物の血液である。これまで、動物実験中の血液凝固に関する情報は、本実験と同様に臨床用試薬を使用して行われているが、血液ポンプによるせん断応力を受けている状態でもあり、正確な判断が難しいのが現状である。29年度の実験で、この点を明らかにできると期待している。
また、併せてヒト血液について、特にフォンビル・ブランド因子の定量化をさらに詳細に調べる。さらに、負荷するせん断速度の値であるが、2,880s-1のみならず、さらに高せん断速度、血液ポンプの中で実際に生じる50,000～100,000s-1（150～300Pa）のせん断速度を負荷できる負荷装置の開発にもチャレンジする。これが成功すれば、血栓形成に関するメカニカルストレスの影響を、より臨床に近い条件で理解することが可能となる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
メカニカルストレスを負荷した血液および血漿について、実験は終了したが、一部分析が間に合わなかった。そのため、平成29年度初頭に実験を繰り越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
分析試薬を発注し、直ちに分析を実施する。全体の研究計画に大きな遅延は発生しない。
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