FAD/NADHの蛍光強度比を用いた心臓細胞中のエネルギー代謝による酸化還元状態の可視化

抄録

臨床医学において心臓手術などにおける組織・細胞の酸化還元状態を観察すると、手術の継続可否などを判断するのに重要な情報を与える。梗塞や運動などの影響で、生体組織の酸素濃度が低くなるとNADH（reduced nicotinamide adenine dinucleotide,還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）が多く生成される。これまでの研究では励起光として紫外線を照射し、 NADHの蛍光強度を観察することで梗塞部位の確認などがなされてきた。 しかし、NADHの蛍光像を撮像して解析すると、生体組織の酸化還元状態の変化に起因したNADH映像の変化とともに、撮影状況の変化によるアーチファクトも発生し、細胞内の酸素濃度低下といった動的現象を NADHの発する蛍光像により定量的に評価するのは難しい。 そこで本研究では、撮影状態の変化による影響を排除し、心筋細胞のミトコンドリアの酸化還元状態を可視化してその動態観察を可能とするため、NADHの観察とあわせて組織中に酸素が十分な時に多く存在する、FAD（flavin adenine dinucleotide,フラビンアデニンジヌクレオチド）の蛍光像を撮影し、NADHの蛍光強度との比をもとめて画像とした。この方法により心臓細胞中の酸化還元状態を解析することの妥当性を検討した。 NADHとFADの２つの化学種は異なる波長の励起光により蛍光を発する。2つの蛍光像を撮影するには2台のカメラを用いる方法や、波長選択を行う装置を用い1台のカメラにより撮影する方法を用いる方法などがあるが、複数台のカメラによる撮影では光学的視差が解析誤差要因となり、波長選択装置等を用いる場合は機器構成が複雑化する欠点があった。そこで本研究では、１台のカメラにより時分割で2波長の蛍光像を撮像し、これにより得られた情報を動的に画像として提供するシステムを開発した。