定常流ポンプによる循環維持が血液・血管の微細構造に及ぼす影響に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470280
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 妙中 義之 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 部長 (00142183)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西中 知博 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00256570) ; 武輪 能明 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (20332405) ; 巽 英介 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00216996) ; 本間 章彦 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (20287428) ; 築谷 朋典 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (00311449)
• Keywords: 定常流補助循環 / 定常流血液ポンプ / 赤血球膜骨格 / 溶血 / 血管平滑筋細胞 / 血管リモデリング / 大動脈 / 末梢血管

Research Abstract

本研究では遠心血液ポンプ還流時の赤血球膜傷害について分子生物学的な見地からその機序に迫り,また定常流循環が生体の血管器官に及ぼす影響について形態学的にその病態機序を明らかにした.
1.赤血球の微細構造の変化とその発生機序の解明
我々は遠心血液ポンプによる赤血球傷害の機序を明らかにする目的で,赤血球膜骨格を構成するタンパク質の一つであるバンド3蛋白に注目し,せん断応力を負荷した時の赤血球膜骨格の変化を分子生物学的手法により解析した.今回の研究では,赤血球に細胞膜を破壊しない程度の弱いせん断応力を持続的に負荷することにより,赤血球膜中のバンド3蛋白の分布が不均一となり,膜骨格が傷害される過程を示した.その結果,遠心血液ポンプによる溶血には,緩やかなせん断応力の持続的な負荷により赤血球膜が傷害されている新たな過程が存在することを提唱した.
2.血管器官の微細構造の変化とその発生機序の解明
(1)定常流左心補助循環を約4週間に亘って施行された成ヤギ胸部大動脈には,中膜内の膠原線維および弾性板の減少に伴う壁の菲薄化が認められた.その機序には中膜内に分布する血管平滑筋細胞による血管リモデリングの調節機能の変化が大きく関わっていると推察された.
(2)末梢血管では腎臓輸入細動脈壁において血管平滑筋細胞増生による肥厚性変化を認めた.これら増生する平滑筋細胞は脱分化型形態を示す傾向にあり,長期の定常流循環が末梢血管の血管平滑筋細胞の性状に影響することが示された.
(3)中枢神経系の血管組織についての検討では,脈圧の影響を受けにくい大脳実質内の血管壁およびその周囲組織には大きな変化は認められなかった.
以上より,持続的な定常流循環が全身の血管器官に及ぼす形態的変化は,定常流循環による血流状態の変化に伴う血管平滑筋細胞の性状の変化を主軸とした定常流循環に対する血管壁の適応現象の一病態であることが推察された.

Research Products

• [Publications] MIZUNO T.: "Ultrastructural alterations in red blood cell membranes exposed to shear stress"ASAIO Journal. 48. 668-670 (2002)
• [Publications] OHNISHI H.: "Proliferative changes in the media of the afferent arterioles under prolonged continuous flow left heart bypass"Journal of Artificial Organs. 5. 204-207 (2002)
• [Publications] OHNISHI H.: "Morphological change of the arterial systems in the kidney under prolonged continuous flow left heart bypass"Artificial Organs. 26. 974-979 (2002)
• [Publications] 西中 知博: "連続流型補助人工心臓による循環状態が生体に与える影響に関する生理学的検討"第17回生体・生理工学シンポジウム論文集. 29-32 (2002)
• [Publications] NISHINAKA T.: "Change in vasoconstrictive function during prolonged nonpulsatile left heart bypass"Artificial Organs. 25. 371-375 (2001)