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2013 年度 実績報告書

組織・細胞の力学応答機構の統一的理解のための組織内微視的力学・生化学場の統合解析

研究課題

研究課題/領域番号 22240055
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

松本 健郎  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30209639)

研究分担者 長山 和亮  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10359763)
杉田 修啓  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20532104)
松本 明郎  千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60437308)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワードバイオメカニクス / 力学解析 / 細胞・組織 / 循環器・高血圧 / 生物・生体工学
研究概要

生体組織の力学応答メカニズム解明のため,生理状態で血管壁内部の微細構造に加わる力を推定し,この力とタンパク発現との関係を明らかにすることを目的とし,4年間の研究を進めた.本年度の成果は以下の3点に要約される.
1)血管薄切組織片引張に伴う変形計測: 顕微鏡下でブタ胸大動脈の薄切組織片を引張り,その際の細胞レベルの変形がどのように進むのかを,平滑筋層と弾性板層の特徴点の移動を追うことで細かく解析した.その結果,同一の弾性板層,平滑筋層であっても伸び比は,部位により異なり,マクロな伸び比の0.5~2倍程度の範囲にばらついていることが判った.一方,コラーゲン線維の明瞭な可視化には成功しなかった.しかし,年度末に別途導入された2光子顕微鏡でエラスチンとコラーゲンを明瞭に同時観察できることが判明し,今後,この方法で血管壁内の微視的変形を精度良く追うことができるものと期待される.
2)弾性板ならびに平滑筋の血管壁内の3次元形態の計測: 理研の3次元内部構造観察顕微鏡で,ウサギ胸大動脈組織内部の弾性板蛇行形態と平滑筋細胞の走行状態の関係を調べた.平滑筋の可視化はある程度可能となったが,弾性板との同時観察は困難であり,弾性板の蛇行と平滑筋走行の関係は明らかにできなかった.しかし,無負荷状態の血管壁内では平滑筋細胞が比較的ランダムな方向を向いているのに対し,生理状態では配向が一様に揃うこと,また,それは血管壁の均質な変形を仮定しては説明できないことなどが明らかとなった.
3)生化学因子と組織像の関係の探索: ウサギ胸大動脈の腹側と背側の発現遺伝子の違いから,組織の免疫蛍光染色を行った.その結果,腹側,背側で夫々有意に発現するタンパクが見つかった.また,弾性板の蛇行度と付近のタンパクの発現量についても検討し,弾性板の蛇行度と有意な相関のあるタンパクを複数同定することに成功した.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative measurement of the distribution and alignment of collagen fibers in unfixed aortic tissues2013

    • 著者名/発表者名
      Sugita S, Matsumoto T
    • 雑誌名

      J Biomechanics

      巻: 46-7 ページ: 1403-7

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2013.02.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動脈硬化病変を有する家兎胸大動脈の血管周方向ひずみ分布計測2013

    • 著者名/発表者名
      杉田修啓, 松本健郎, 佐藤正明
    • 雑誌名

      ライフサポート

      巻: 25-2 ページ: 56-62

    • DOI

      10.5136/lifesupport.25.56

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Yielding phenomena of aortic wall and intramural collagen fiber alignment: Possible link to rupture mechanism of aortic aneurysms2013

    • 著者名/発表者名
      Sugita S, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 8 ページ: 104-113

    • DOI

      10.1299/jbse.8.104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] オシロメトリック法を用いた上腕動脈内圧-断面積関係の非侵襲計測:装置の開発と検証2013

    • 著者名/発表者名
      松本健郎,梅田宗紀,西林秀郎,石塚繁廣,高橋慎一
    • 雑誌名

      日本生体医工学会誌

      巻: 51 ページ: 261-267

    • DOI

      10.11239/jsmbe.51.261

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneity of deformation of aortic wall at the microscopic level: Contribution of heterogeneous distribution of collagen fibers in the wall2013

    • 著者名/発表者名
      Sugita S, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Bio-medical Materials and Engineering

      巻: 23 ページ: 447-461

    • DOI

      10.3233/BME-130771

    • 査読あり
  • [学会発表] Heterogeneity in the intramural mechanical environment of the aorta: Estimation of stress applied to elastic laminas in a physiological state2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Uno Y, Nagayama K
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      20131207-20131207
  • [学会発表] Three-dimensional observation of microscopic structure of the aortas reveals their heterogeneous deformation2013

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Iijima, Sakiko Nakamura, Hideo Yokota, Kazuaki Nagayama, Takeo Matsumoto
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      20131204-20131207
  • [学会発表] Effects of microscopic heterogeneity on the mechanical behavior of the elastic arteries2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T
    • 学会等名
      The 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20130829-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Multifaceted Evaluation of Arterial Function through Transmural Pressure Manipulation2013

    • 著者名/発表者名
      Takeo Matsumoto, Toshiyuki Yaguchi, Kenji Shimo, Takahiro Kurokawa, Kazuaki Nagayama, Hiromasa Tsukahara, Hiroshi Masuda
    • 学会等名
      24th Congress of the International Society of Biomechanics
    • 発表場所
      Natal – Rio Grande do Norte, Brazil
    • 年月日
      20130804-20130809
  • [学会発表] A novel instrument for the multifaceted evaluation of artery function: Toward early-stage diagnosis of atherosclerosis2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T
    • 学会等名
      International Workshop of SENSORS
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      20130701-20130701
    • 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneity in Microscopic Residual Stress in the Aortic Wall2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T
    • 学会等名
      2013 SEM Annual Conference & Exposition on Experimental & Applied Mechanics
    • 発表場所
      Lombard, IL, USA
    • 年月日
      20130603-06
    • 招待講演
  • [備考] 名古屋工業大学バイオメカニクス研究室

    • URL

      http://biomech.web.nitech.ac.jp/top.html

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公開日: 2015-05-28  

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