骨格筋収縮及びストレッチ時の心臓・循環動態における自律神経性調節機構の解明

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12832029
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 村田 潤 広島大学, 医学部, 助手 (00304428)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 順市 広島大学, 医学部, 助教授 (10126584) ; 松川 寛二 広島大学, 医学部, 教授 (90165788)
• Keywords: 心臓迷走神経活動 / 心臓交感神経活動 / 心拍数 / 動脈血圧 / 骨格筋ストレッチ / 除脳動物

Research Abstract

骨格筋の他動的ストレッチはリハビリテーション治療で施行されている.このストレッチ時に起こる循環応答に対する反射性自律神経調節機構を解明することを目的とした.そのため無麻酔動物を用いて心臓を支配している心臓迷走神経および交感神経活動,動脈血圧,心拍数を直接記録し,骨格筋ストレッチの与える影響をそれぞれの測定項目で比較した.
実験方法として,上丘前-乳頭体吻側部レベルで除脳されたネコを用いて無麻酔下で心臓迷走神経および心臓交感神経活動,動脈血圧,心拍数を測定した.骨格筋ストレッチとして2種類の方法を用いた.第一の刺激として徒手的に3分間膝関節の伸展と足関節の背屈を行った.次に下腿三頭筋のみを静止長から0.5〜2.0cmまで90秒間伸張した.
心臓迷走神経活動は後肢の徒手的なストレッチによって抑制された.この抑制はストレッチ開始から徐々に大きくなり,30秒後にピークに達した.またこの抑制はストレッチ中維持された.対照的に心臓交感神経活動はストレッチ開始時に一時的に増加した.これらの傾向は下腿三頭筋単独のストレッチにおいても同様に観察された.一方,心臓迷走神経活動の抑制は0.5から2.0cmへと伸張した長さに依存して大きくなったが,心臓交感神経活動の増加はそれぞれの伸張度で差はなかった.
本研究は肢の他動的なストレッチが反射性に心臓自律神経活動を調節することを明らかにした.この反射性調節機構は骨格筋由来のmechanoreceptorから起こり,心臓迷走神経活動を抑制し,また心臓交感神経活動を増加させた.従来,心臓迷走神経と心臓交感神経は相反的な制御を受けると言われているが,我々は両者の変化が実際には異なる時間経過や応答特性を持つことを明らかにした.次年度では骨格筋収縮時に起こる自律神経性調節機構について明らかにしたい.

Research Products

• [Publications] J.Murata: "Cardiac vagal and sympathetic efferent discharges are differentially modified by stretch of skeletal muscle"American Journal of Physiology. 280. H237-H245 (2001)
• [Publications] J.Murata: "The effect of handrim position on torque development for wheelchair propulsion"Scandinavian Journal of Occupational Therapy. (in press). (2001)
• [Publications] K.Matsukawa: "The low frequency component of R-R interval variability is not a reliable measure of cardiac sympathetic discharge in the conscious cat"Japanese Journal of Physiology : Supplement. (in press). (2000)
• [Publications] J.Murata: "Response in cardiac autonomic nerve activity during spontaneous and electrically-evoked skeletal muscle contraction in decerebrate cats"Japanese Journal of Physiology : Supplement. (in press). (2000)
• [Publications] H.Tsuchimochi: "Activation of cardiac sympathetic nerve activity during voluntary overground locomotion and forced tredmill exercise in conscious cats"Japanese Journal of Physiology : Supplement. (in press). (2000)
• [Publications] K.Nakashima: "Effect of pregnancy on the ref1ex response in renal sympathetic nerve activity during acute volume expansion in anesthetized rats"Japanese Journal of Physiology : Supplement. (in press). (2000)
• [Publications] K.Matsukawa: "Aortic baroreceptor activity during treadmill exercise and voluntary behavior in daily life"The Physiologist. 43. p.261 (2000)
• [Publications] H.Tsuchimochi: "Activation of cardiac sympathetic nerve activity during treadmill exercise in conscious cats"The Physiologist. 43. p.277 (2000)
• [Publications] 松川寛二: "Central command仮説と運動時の循環調節"自律神経. 37. 410-418 (2000)
• [Publications] 松川寛二: "循環機能と脳"BME. 14. 37-49 (2000)
• [Publications] 松川寛二: "骨格筋小動脈のコリン作動性血管拡張:マイクロフォーカスX線造影による直接観察"体力科学. 49(印刷中). (2000)
• [Publications] 土持裕胤: "骨格筋血流量に対するセントラルコマンドの影響"体力科学. 49(印刷中). (2000)
• [Publications] 小峰秀彦: "掌握運動時における椎骨動脈血流量の変化"体力科学. 49(印刷中). (2000)
• [Publications] 村田潤: "骨格筋収縮時の心臓交感神経の応答:自発収縮と電気刺激による誘発収縮の比較"日本生理学雑誌. (印刷中). (2001)
• [Publications] 小峰秀彦: "意識下ネコにおける随意運動時の筋血流調節"日本生理学雑誌. (印刷中). (2001)
• [Publications] K.Matsukawa: "Central control of the cardiovascular system during exercise in Exercise, Nutrition, and Environmental Stress"Cooper Publishing Group. 26 (2000)
• [Publications] 松川寛二: "自律神経機能検査 第3版(分担)"10 (2000)
• [Publications] 松川寛二: "分子生物学と運動 Q&A"大修館書店. 2 (2001)
• [Publications] 松川寛二: "トレーニング生理学(第28章):自律神経とトレーニング"杏林書院. 3 (2001)