2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE" |
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| Project/Area Number |
15H05939
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
岩崎 賢一 日本大学, 医学部, 教授 (80287630)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 洋二郎 日本大学, 医学部, 准教授 (60434073)
田子 智晴 日本大学, 医学部, 助手 (70780229)
柳田 亮 日本大学, 医学部, 兼任講師 (00644741)
大平 宇志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 研究開発員 (40633532)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙医学 / 衛生 / 生理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙飛行により視神経乳頭浮腫を発症する場合があり脳循環や頭蓋内圧の変化の関与が疑われている。それに寄与する因子として無重力による「頭部方向への体液シフト」と、空気の自然対流が起こらないことによる「高濃度二酸化炭素（CO2）曝露」があげられている。そこで、両因子の組み合わせの影響を検討する実験を行い、本研究助成をもとに最新の解析法も追加応用した。その結果、両因子の混合影響で脳循環調節機能の減弱が認められることがわかり論文発表した。さらに、主に「体液シフト」の影響で頭蓋内圧が上昇することが明らかになって論文発表した。
一方、宇宙飛行による生理学的変化に対し軽度過重力を対策として使用することが考えられている。その際は、過重力負荷中に脳血流が低下するリスクがあり、血圧や脳血流の負荷中の時間変化を把握しておくことが重要となる。そのため、過重力負荷開始から20分間の脳血流及び血圧の経時的変化を評価した。その結果、脳血流は負荷開始から徐々に低下し始め、5分以降で有意な低下となったので、軽度の過重力であっても負荷5分以降は特に注意が必要と考えられた。また、これらの結果から負荷中の脳循環の簡便で非侵襲的なモニターが必要と考え、一般臨床においても脳循環のモニターとして普及が進んでいる近赤外分光計を測定機器として加えた実験を行った。その結果、全般的脳血流量と局所脳組織酸素飽和度の変化に違いがあることを認めた。
JAXAが実施した閉鎖環境適応訓練設備での実験から得たデータの解析を進め、14日間の閉鎖環境は体循環調節機能に大きな影響は与えない結果を得た。
また、将来の宇宙での使用が期待されるオレキシン受容体拮抗薬と従来から臨床使用されているベンゾジアゼピン系薬剤の循環調節機能への影響を比較した。その結果、種類の異なる両薬剤が脳循環調節に関しては類似した影響を示すことが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現有機器とあわせて平成29年度までに主要測定機器（ドプラ血流計、連続血圧計、近赤外線分光計など）に絞って購入を行い、日本大学医学部での遠心人工重力装置とティルトベッドによる重力実験と、ヒューストンＮＡＳＡでの宇宙飛行士対象実験、筑波宇宙センターでの閉鎖環境曝露実験、治験施設での睡眠導入剤の実験を、並行してほぼ同様の仕様の測定セットで実施ができている。そのため、非常に効率よく、各種環境因子の循環影響の研究がすすめられている。これまでの研究成果から考えられた追加検討をすると有益となるパラメーター（局所血流計）や負荷（ティルトベッド）用の機器は平成30年度に購入することを計画している。
「重力変動による循環調節機構の変化」の研究に関しては、あらたな実験実施だけでなく、これまで実施した研究の更なる解析等を過年度に引き続いて実施しており、研究成果を論文発表した。特に、ケンブリッジ大学が主となり開発した脳循環調節機能と頭蓋内圧を解析可能な最新コンピューターソフトのライセンスを、これまでに購入しているが、それらを使用してこれまで以上に多くの情報が得られている。
「睡眠導入剤がヒトの循環系に及ぼす影響」の比較実験に関しては、計画の15名のデータ測定を年度内に完了でき、解析および結果のまとめも概ね完了して、現在、論文および学会発表準備中である。
これらの地上実験で個々の因子の循環影響についての結果を得ているが、これらと複数因子の影響を受ける国際宇宙ステーションに滞在する宇宙飛行士の実験の結果を比較、考察する予定である。現在、国際宇宙ステーションに滞在する宇宙飛行士の脳循環調節機能や頭蓋内圧の変化を明らかにする実験を実施中であり、飛行前後のみの測定は平成30年中に予定していた全11例が完了する見込みであり、地上実験で結果との比較を開始できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果から、宇宙飛行に含まれる因子のなかで、過重力負荷、体液シフトと高二酸化炭素血症、閉鎖環境曝露などが、それぞれに循環調節機構の特に脳循環調節機能に影響を与えていることが判明してきた。今後は、その詳細について、以下のような点に注目し発展させていく方針である。
「重力変動による変化」：現在までに、遠心過重力負荷やヘッドダウンティルト負荷において、全般的脳血流と局所脳組織酸素飽和度の変化の間、脳循環調節と頭蓋内圧の変化の間にはそれぞれ違いがあることが分かってきた。この様にこれまでの測定では頭部臓器においては内頸動脈系を重要視してきたが、今後さらに外頸動脈系の測定を加えて比較を行う予定である。また、過重力ならびにヘッドダウンティルトにおいて負荷量をさらに変化させた実験を加えて、負荷レベルと体循環調節・脳循環調節の変化の量影響関係のさらなる解明を行いたい。さらに、前庭系刺激が体循環調節と脳循環調節に及ぼす影響の違いについて明らかにする実験を行っていきたい。
「閉鎖環境ストレスによる変化、その他の研究」：これまで、閉鎖環境曝露により脳循環調節機能が悪化することを示唆する結果を得たが、一方で、体循環調節には有意な変化が認められず、身体活動度の低下は大きな影響を示していないことが考えらえた。そのため、今後は主に精神心理刺激が脳循環調節に与える影響の研究を進める予定にした。A02-4班が用いている作業負荷をさせた際におこる局所脳循環の反応と、我々の班が主に評価対象にしている総合的脳循環の反応とを比較する共同研究をさらに進める予定である。睡眠導入剤実験の結果などからヒントを得た、脳循環調節の日内変動やオーバーナイトの脱水が脳循環調節や体循環調節に及ぼす影響の研究を行いたい。
「宇宙実験との比較」：複数の因子の影響を受ける実際の宇宙実験データと地上実験データの比較を予定するである。
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