メカニカルストレスが気道リモデリングに与える影響

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17790531
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 伊藤 理 名古屋大学, 医学部附属病院, 医員 (60378073)
• キーワード: メカニカルストレス / 気道平滑筋 / 気管支喘息 / メカノトランスダクション / Rho-kinase / 肺気腫 / カルシウムチャネル / ストレッチ

研究概要

自然発症マウス肺気腫モデル(Tight-skinマウス)の換気メカニクスを測定し、その結果を数学モデル解析することによって、メカニカルストレスが弾性線維の構成成分であるfibrillin-1の機能異常とともに肺気腫の病態進行に深く関与することを明らかにした。
次に、気管支喘息の病態形成に対するメカニカルストレスの役割を検討した。まず呼吸を模した条件での気道の生理機能を調べるため、モルモット気道平滑筋の組織標本の動的メカニクス(ダイナミクス)をオッシレーション法にて測定し数学モデル解析を行った。その結果、メカニカルストレス及び収縮刺激が平滑筋の硬さ(stiffness)を増強し、非線形性(nonlinearity)を低下させることを明らかにした。これはアクチン細胞骨格の再構築を介して引き起こされる現象であると考えられた。更に、メカニカルストレッチがモルモット気道平滑筋組織の持続性収縮反応を引き起こすことを見出し、この反応がstretch-activated Ca^<2+> channelからの細胞内へのCa^<2+>流入とRho-kinase及びcyclooxygenase-2によって制御されていることを明らかにした。また、培養ヒト気道平滑筋細胞を用いた実験で、単回メカニカルストレッチが細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させ、この反応がstretch-activated Ca^<2+> channel阻害剤Gd^<3+>で抑制できることを見出した。以上の知見から、気管支喘息の気道収縮の病態形成に対してメカニカルストレスが重要な役割を果たしている可能性が示唆される。

研究成果

• [雑誌論文] Early emphysema in the Tight skin and the Pallid mice : role of glycoproteins, collagen and mechanical forces. (2006)
  • 著者名/発表者名: Satoru Ito, et al.
  • 雑誌名: Am J Respir Cell Mol Biol (January 26,2006,online publication)
• [雑誌論文] Viscoelastic and dynamic nonlinear properties of airway smooth muscle tissue : role of mechanical force and the cytoskeleton. (2006)
  • 著者名/発表者名: Satoru Ito, et al.
  • 雑誌名: Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol (January 12,2006,online publication)
• [雑誌論文] Involvement of reduced sensitivity to Ca^<2+> in β-adrenergic action on airway smooth muscle. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Oguma, et al.
  • 雑誌名: Clin Exp Allergy 36・2 ページ: 183-191
• [雑誌論文] Quantitative characterization of airspace enlargement in emphysema. (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Paraweswaran, et al.
  • 雑誌名: J Appl Physiol 100・1 ページ: 186-193
• [雑誌論文] Biomechanics of the lung parenchyma : critical roles of collagen and mechanical forces. (Review) (2005)
  • 著者名/発表者名: B.Suki, et al.
  • 雑誌名: J Appl Physiol 98・5 ページ: 1892-1899
• [雑誌論文] 解説:Rho-kinaseと気道平滑筋. (2005)
  • 著者名/発表者名: 久米裕昭
  • 雑誌名: 呼吸 24・8 ページ: 661-667