実験結果

4.3.1 一酸化窒素負荷装置による一酸化窒素透過濃度の計算

値と測定値

細胞に負荷するNO濃度を変化させるために，異なるNO濃度のガスボンベを 用いた．しかし，NO ガスは PDMS を透過して細胞に負荷されるため，負荷さ れるNO濃度とガスボンベ内のNO濃度は異なると考えられた．そこで，透過し たNOガス濃度を測定し計算値と比較し，特定のNO濃度が細胞に与えられてい るかを判断した．

PDMSを透過したNO はPBS内に溶け込み溶存酸素と反応し(4-1)式によって 酸化される．

2𝑁𝑂 + 𝑂₃ → 2𝑁𝑂₃ (4-1)

この式の反応速度定数は k1である．NO2は水と反応する．したがって NO 酸化 反応と水への溶解反応を合わせると(4-2)式になる．

4𝑁𝑂 + 𝑂₃+ 𝐻₃𝑂 → 4𝑁𝑂₃^@+ 4𝐻^A (4-2)

PBS内のNOとNO２濃度をそれぞれCNO(t), CNO2(t)と表記すると，各濃度は以下 に示す(4-3), (4-4)式で計算することができる[72]．

𝑑𝐶_DE

𝑑𝑡 = 𝑘_DE ∙ 𝐴

𝑉 ∙ 𝛼 ∙ 𝑃_DE − 𝐶_DE − 4 ∙ 𝑘_&∙ 𝐶_DE³ ∙ 𝐶_EM (4-3) 𝑑𝐶_DEM^N

𝑑𝑡 = 4 ∙ 𝑘_&∙ 𝐶_DE³ ∙ 𝐶_EM (4-4)

各係数は以下の通りである．k1は(4-1)式の反応速度定数で2.4 × 10⁶ mol^-2×L²×s^-1， kNOは PDMS 膜を透過し溶液に溶け込む際の液境膜物質移動係数で 1.11 × 10^-5 m/s, aはNOの溶液（PBS）に対する溶解度で1.5 × 10⁶ mol×L^-1×Pa^-1となっている

[72]．本研究では，NO分圧（PNO）は全圧の0.3 × 10⁶ Paに各ボンベのNO濃度

（0, 0.5, 5, or 25 ppm）を掛け合わせた数値となり，PBSと触れ合うPDMS表面 積（A）は360 × 10^-6 m²で，液体の全量（V）は17 mLとなっている．また，溶 存酸素濃度（CO2）は常に飽和濃度にしているため210 × 10^-6 mol/Lである．これ らの数値で(4-3), (4-4)式の微分方程式をScilab（Digiteo, France）によって解いた．

その結果，24時間後の25 ppm NOガス濃度におけるCNOとCNO2はそれぞれ，0.06

× 10^-6 mol/Lと0.85 × 10^-6 mol/Lとなった．したがって，24時間後の溶液内にお ける全NOx濃度は0.92 × 10^-6 mol/Lであった．

一方，4.2.3で述べたNO濃度測定により，25 ppm NO負荷における溶液内の NOx濃度を測定したところ, (1.32 ± 0.18) × 10^-6 mol/L (n = 9)であった．

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4.3.2 一酸化窒素とせん断応力負荷による細胞への影響

5 ppm NOと0.6 Paせん断応力負荷において，実験による細胞剥離は見られな

かった（Fig. 4-4a, 4-4b）． また，細胞の形状に大きな変化も見られなかった．

次に全ての実験条件における細胞生存率をFig. 4-4cに示す．この結果から，

全ての条件下で生存率に違いがないことが判明した．

Fig. 4-4 実験による細胞への影響

（a） 実験前の細胞状況

（b） 0.6 Pa と 5 ppm NO 負荷実験後の細胞状況

（c） 各条件における細胞生存率

（a） （b）

（c）

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4.3.3 静置培養における一酸化窒素がアンモニア代謝量に与

える影響

負荷するせん断応力を0.008 Paとし静置培養と模擬した場合において，3つの NO濃度を肝細胞に負荷した際のアンモニア代謝量の変化をFig. 4-5に示す．全 てのNO負荷において0 ppmよりアンモニア代謝量が高かった．特に0.5 ppm NO 負荷時に最も高いアンモニア代謝量を示し，コントロールの約 2 倍であった．

0.5 ppm 以降のNO濃度では徐々にアンモニア代謝量が減少した．

Fig. 4-5 静置培養におけるアンモニア代謝量の変化

* P < 0.05：versus 0 ppm

† P < 0.05 ： versus 0.5 ppm

4.3.4 せん断応力負荷時において一酸化窒素がアンモニア代 謝量に及ぼす影響

せん断応力負荷時における各NO濃度負荷によるアンモニア代謝量をFig. 4-6 に示す．せん断応力によりアンモニア代謝量が向上した．0.5 ppmと5 ppm NO

負荷で0 ppmより高いアンモニア代謝量を示した．しかし，25 ppm NO負荷に

おいては0 ppmと同じアンモニア代謝量となった．

Fig. 4-6 せん断応力負荷におけるアンモニア代謝量の変化

白：静置培養 黒：せん断応力負荷

* P < 0.05：versus 0 ppm in static culture

† P < 0.05 ： versus 0 ppm under shear stress

§

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