コイの呼吸循環生理機能に関する研究

半田 岳志

本研究は、コイの呼吸循環機能の調節機構と血液の恒常性維持機構を明らかにするために行った。

これらの研究の一環として、第1章ではコイの生理状態の変動や異常を判定する際に、極めて重要な基準となる内部環境の正常範囲内を把握することを目的とした。

第1章第1節では、呼吸循環機能に及ぼす背大動脈カニュレーションの影響を、第1章第2節ではコイ安静時の呼吸循環機能特性について詳細に検討した。第1章第1節の結果、麻酔・手術時に負った酸素債は、ヘモグロビン濃度、循環カテコールアミン濃度、そして動脈血pHの上昇が引き起こす酸素容量と赤血球の酸素親和力の増大により補償されることが明らかとなった。また、術後の血液性状、心拍数、背大動脈血圧、呼吸数が安定するのに18～24時間を要したことから、少なくとも術後24時間を経過させれば、コイの循環機能は安定状態に達すると結論された。

第1章第2節の結果、コイ安静時の血液性状、心拍数、背大動脈血圧、呼吸数が掌握できた(Table1-2-1)。コイ動脈血の特性としての安静状態の酸素親和力は一定であり、強力な緩衝能を備えていることがことが判明した。そして、今回得られた血液性状が安静状態の範囲内で変動する限り、心拍数や背大動脈血圧は有意に変動しないと結論された。

第2章では、急性窒息時の呼吸循環機能の特性を解明するため、第2章第1節では急性窒息時の心拍数調節機構を、第2章第2節では血圧調節機構について検討した。

第2章第1節の結果、安静時のコイの心臓は、内因的心拍数の約70%をcholinergic controlが抑制し、約4%をadrenergic controlが促進させ、安静時の心拍数を毎分30回程度に維持していることが明白となった。安静時のコイ心臓へのcholinergic controlの強さ、adrenergic controlの微弱さは、他魚種で報告されている値とは異なり、コイ特有の様式であると考えられた。窒息による横転時では、コイ心臓の内因的な機能は低下しており、窒息時の心臓自身の持つ心拍動の約85%をcholinergic controlが抑制し、約32%をadrenergic controlが促進させ、横転時の徐脈(約20回)を決定すると結論された。さらに、鰓蓋運動が停止するほど窒息が進行すると、少なくともムスカリン性アセチルコリン受容体やアドレナリン性β受容体を介するcholinergic、adrenergic controlの働きや、心機能は著しく低下することが明白となった。

第2章第2節の結果、窒息時のコイで確認された背大動脈血圧の上昇には、adrenergic controlの増強により引き起こされるが、アドレナリン性β受容体の関与はないか、もしくは非常に小さいことが明らかとなった。第2章第1節、2節を通し、急性窒息時の平衡感覚を司る中枢神経系は15分以内で機能が低下し、呼吸運動を司る中枢神経系は1時間から2時間の間に機能が停止することが判明した。

第3章では、急性失血時の呼吸循環機能の特性を解明するために、第3章第1節では.急性失血時の心拍数および背大動脈血圧の変動を、第3章第2節では急性失血時の血圧調節機構を、第3章第3節では急性失血時の心拍数調節機構について検討した。

第3竜第1節の結果、失血条件下で確認された頻脈は赤血球喪失によるのではなく、循環体液量の減少による血圧の低下に起因していることが明らかとなった。これは、barureceptorが血圧の低下を感知し、失血時の心拍数の変動を引き起こすことを示している。

第3章第2節の結果、安静時の背大動脈血圧は、アドレナリン性α受容体を介する交感神経系の働きによって維持されていることが明らかとなった。また、失血時の血圧の低下は、アドレナリン性α受容体を介する交感神経系の増強により改善がなされることが明白となった。さらに、失血時の心拍数調節に交感神経系やアドレナリン性α受容体は直接関与しない可能性が示唆された。

第3章第3節の結果、失血時の頻脈は、心臓へのcholinergic controllの低下が主な要因であり、cholinergic controlの低下をきっかけとしたadrenergic controlの増強が第1の要因となって、引き起こされることが明白となった。加えて、抑制されていたcholinergic controlと、増強されていたadrenergic controlが失血前のレベルにまで近づくことで、失血時の頻脈は解消されることが確かめられた。

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