無重力状態における生体毛細血管の血流測定

Abstract

One of many symptoms which astronauts suffered from in the past space flights is the decrease of blood flow. The gravity thus gives significant effects on the blood circulation in vivo. Among the factors which determine the flux and velocity of blood circulation, there are the pump pressure of hearts, the shape of blood vessels, their diameters, and deformation of red blood cells. The effects of gravity on capillaries of internal organs are expected to be different from those on relatively thick blood vessels. Red blood cells were observed under microscope to deform and move in the blood plasma through capillaries with diameters of order a few micrometers which exchange oxygen and nutrition between cells. There are many unknown factors left about the effects of the gravity on them. In the present experiment, the blood flow in the webs of a Xenopus laevis, whose capillaries were transparent and developed well, was observed by a video microscope under microgravity and the effects of the gravity on the blood flow in capillaries were studied in comparison with those under the normal gravity. As a result, the decrease in blood flow velocity was found under zero-gravity and it was consistent with the theoretical result. However, the observed decrease of the flow velocity could not be associated with the problem of plasma layers. The effects of the response of nerve systems on the gravity must be taken into account in the present experiment and the comparison experiment with a perfusion system was considered to be necessary.

過去の宇宙飛行で宇宙飛行士が経験したさまざまな症状が報告されているが、その中に血流量減少が含まれている。このように、重力は生体の血液循環に大きな影響を及ぼす。血液循環の流量や速度を決める要因は、心臓ポンプ圧をはじめ血管の形状、太さ、赤血球の変形能など多様であり、比較的太い血管と臓器などに網状に張り巡らされた毛細血管では重力の影響の様式が異なるものと考えられる。特に、個々の細胞と酸素や栄養物のやりとりをする直径数マイクロメートルの毛細血管では、血流は顕微鏡による観察から、透明な血漿中を赤血球が形を変えながら移動する形態をとることが示されている。これに対する重力の影響には不明な点が数多く残されている。本実験では透明で毛細血管のよく発達したアフリカツメガエルの水かきの血流を微小重力下においてビデオ顕微鏡により観察し、通常重力下での血流と比較して、毛細血管の血流に与える重力の影響を検討した。その結果、無重力下での血流速度の低下が見られ、定性的に理論的考察と一致してた。しかし、このことから直ちに無重力下での血流の低下を血漿層の問題に結びつけることはできない。また、今回の実験では落下に対する神経系の応答の影響も考えられ、灌流系による比較実験が必要であると考えられる。