血管内皮細胞の凍結損傷の評価とモデリング

血管内皮细胞冷冻损伤的评估和建模

• 批准号: 08F08060
• 负责人: 高松 洋
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08060/
• 关键词: 凍結保存; 血管内皮細胞; 凍結損傷; 生存率; モデリング; 脱水収縮; 細胞内凍結; 水透過率

現在でも臓器の凍結保存の成功例がない主な原因の一つは,臓器内の血管系の凍結耐性が弱く,臓器の実質細胞が凍結解凍に耐えたとしても血管の内皮細胞が損傷を受け,やがては虚血状態に陥ることにある.したがって,血管の内皮細胞の凍結保存は臓器保存にとって最も重要な課題の一つである.そこで,本研究では,血管内皮細胞の最適凍結条件を求めるために,凍結過程のモデルを構築することを目的とする.本年度は,まず,ウシ大動脈血管内皮細胞を試料として,研究代表者らが開発した溶液灌流顕微鏡を用いて凍結過程における最も重要なパラメータである細胞膜の水透過率の測定を行うとともに,その温度依存性から活性化エネルギーを求めた.次に,細胞の凍結過程で生じる要素過程を組み込んだモデルを構築した.具体的には,温度の低下に伴う細胞外氷晶の成長と細胞外溶液の濃度上昇,細胞内外に生じる浸透圧差に起因した水透過による細胞の体積変化,および細胞内の過冷に伴う細胞内での均質および不均質核生成,のすべてをモデル化した.従来のモデルとのおもな相違点は,細胞内外の溶液を理想溶液ではなく実際の溶液として取り扱う点,および細胞内での氷晶形成量を考慮した点である.このモデルを用いて,凍害防御剤の添加濃度と冷却速度の様々な組み合わせに対して最終温度での細胞内氷晶形成量を予測した.そして,これが無視しうるほど小さく細胞に損傷を与えない条件を探索して,最適凍結条件を求めた.

Now で も viscera の freezing preservation の successful cases が な い main な reason の つ は, viscera の within blood vessels is の freezing tolerance が weak く, viscera の be stromal cells が freeze thaw に え resistant た と し て を が も の vessels endothelial cells injury by け, や が て は virtual state of blood に 陥 る こ と に あ る. し た が っ て, vascular の の endothelial cells freeze save は viscera save に と っ て も most important topic な の a つ で あ る. そ こ で, this study で は, vascular endothelial cells の を optimal freezing conditions for め る た め に, freezing process の モ デ ル を build す る こ と を purpose と す る. This year は ま ず, ウ シ artery endothelial cells を sample と し て, research representatives ら が open 発 し た solution perfusion 顕 micromirror を with い て freezing process に お け る も most important な パ ラ メ ー タ で あ る membrane の water transmittance の measurement line を う と と も に, そ の temperature dependency か ら activeness エ ネ ル ギ ー を o め た. Then に, the cell <s:1> freezing process で generates じる element processes を groups み込んだモデ を を construct た. Specific に は, low temperature の に companion う extracellular 氷 の crystal growth の と extracellular solution concentration rises, the cells inside and outside に raw じ る soak 圧 cause poor に し た water through に よ の る cell volume variations, お よ の supercooling に び cell with う intracellular で の homogeneous お よ び heterogeneous nucleation, の す べ て を モ デ ル change し た. 従 to の モ デ ル と の お も な は digitization point, the cells inside and outside の solution を ideal solution で は な く be interstate の solution と し て in り Cha う, お よ び intracellular で の 氷 crystal formation quantity を consider し た point で あ る. こ の モ デ ル を with い て, freezing injury defense tonic の add concentration と cooling speed の others 々 な group み close わ せ に し seaborne て final temperature で の 氷 crystal formation in the cell Quantity を be し た. そ し て, こ れ が ignore し う る ほ ど small さ を に く cell injury and え な い conditions を し て, optimum を freezing conditions for め た.

项目成果

Measurement of membrane hydraulic conductivity Lp and its activation energy ELp in endothelial cells from the bovine carotid artery using a perfusion microscope(Abstract of CRYO2009)

灌注显微镜测量牛颈动脉内皮细胞膜水力传导率Lp及其活化能ELp（CRYO2009摘要）

• 发表时间: 2009
• 期刊: Cryobiology 59
• 作者: G.Zhao;T.Yamamoto;H.Takamatsu
• 通讯作者: H.Takamatsu