浸透圧負荷に対する血管内皮細胞の応答のバイオメカニクス

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K01381
• Research Institution: Aino University
• Principal Investigator: 宮崎 浩 藍野大学, 医療保健学部, 教授 (00263228)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 浸透圧 / 内皮細胞 / バイオメカニクス / アクチンフィラメント / 力学的特性

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，高張液・低張液による浸透圧負荷が，血管内皮細胞のF-アクチン／ストレスファイバー構造および力学的特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。
1) 低張液に対する内皮細胞のF-アクチンの応答に及ぼす細胞培養密度の影響：　前年度に得られた結果では，ヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVECs）の培養密度が，低張液に曝された際のストレスファイバーの応答に影響を及ぼす可能性があることが示唆されていた。そのため， 低密度あるいはコンフルエント状態に培養されたHUVECsに等張液または低張液を所定の時間作用させた後， F-アクチンを蛍光染色してその状態を観察した。低密度培養された細胞では低張液に曝すとストレスファイバーの量が少なくなる傾向が見られたのに対して，コンフルエントの細胞では低張環境の影響は僅かであった。
2) 低張液が培養内皮細胞の力学的特性に及ぼす影響：　低密度あるいはコンフルエント状態に培養されたHUVECsに等張液または低張液を所定の時間作用させた。その後，セルスクレイパーで細胞を掻き取って剥がし，等張液または低張液中に浮遊させてマイクロピペット吸引試験を行った。低張液に曝すと血管内皮細胞の強度が低くなる傾向がみられ，その程度は，低密度培養された細胞の方が大きかった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

COVID-19に対する対応のため教育業務が著しく増大し，実験のためにまとまった時間を確保することが難しかったこと，感染予防のため実験室での密を避ける必要があったこと，当初の計画にはなかった培養密度の影響の調査に時間を費やしたことが，進捗が遅れている主な理由である。

Strategy for Future Research Activity

F-アクチンの変化を詳細に調べるためには，ライブイメージングによって同じ細胞で経時的に繰り返しF-アクチンを観察できることが望ましい。そのため，引き続きHUVECへの蛍光標識アクチン遺伝子の導入条件の確立を進めるが，ポリエチレンイミンを利用するトランスフェクション法でHUVECに対する高い遺伝子導入効率が得られるとの報告があることから，この方法による試行とトランスフェクション条件の確立を進める。また，HUVECよりも遺伝子導入が容易であるとされるウシ大動脈内皮細胞等の使用も検討する。今後，さらに，低張液・高張液による流れ負荷が培養内皮細胞のF-アクチンおよび力学的特性に及ぼす影響を調べていくが，流れ負荷後に回収した細胞のマイクロピペット吸引試験を効率的に行う方法を確立して力学試験を進める。

Causes of Carryover

COVID-19に対する対応のため教育業務が著しく増大したこと，感染予防のため実験室での密を避ける必要があったこと，実験を進める過程で新たに必要性が確認された予備実験に時間を要したこと等により，研究が進まず研究期間を一年間延長したため，次年度使用額が生じている。これらは，研究の推進に必要な物品の購入および学術集会への参加を行うための費用に充てる。