イヌとネコにおける胃BER間隔に関する周期分析

米子医誌

J

Yonago Med Ass

35

，

577-585

，

1984 577

イヌとネコにおける胃

BER

間隔に関する周期分析

鳥取大学医学部第二生理学教室(主任及川俊彦教授〉

組 員 正 江 ・ 藤 谷 嘉 子 ・ 及

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Yonago 683

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3.

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無麻酔無拘束の正常なイヌにおける胃収縮の日内リ ズムは， 1日1回の食餌で鰐づけされていると， 15~ 17時間経過する食後期と，その後に続く空腹期とから 構成されているζとが知られている.更に後者の空腹 期においては，強収縮相と無収縮相が交互に出現する ことが特徴とされる(It

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ら，1977， 1978

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. ζれら のことは，胃の自発性電気活動

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BER-Bass

ら， 1961)についても同様にみられ る.空腹期においては強奴縮栢に対応して

BER

間隔 の不規期な延長と他方の無収縮相に対応しでは

BER

間隔の安定した経過が観察されている.

(Kamihogi

，

(Accepted on October

16

，

1984) 1977;斧

，

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1981). ネコにおける著者らの観察

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， 1983)においても，イヌにおけると同様， 181 自の食餌

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慣らすと，胃

4

又縮および

BER

の日内リズ ムは食後期と空腹期から成っているが，空渡期におけ る強収縮相と無収縮椙の交代あるいは

BER

間需延長 の周期的発現による振動現象は明瞭にはおきないこと が見出された.引き続き吏に，イヌとネコにおける比 較に特に、注目して同様の特徴を明らかにした〈藤谷 ら， 1983). そこで乙のネコの~腹期における胃 BER 間隔の特徴を確認するため，また潜在的なものならば

578 細貝正江・

i

捺谷嘉子・及] それを明らかにするため，まずイヌの BERfHl備につ き，ついでネコの BER間隔について，自己相関図法 とパワー・スペクトノレ法による河期分析を試みた. 実 験 方 法 イヌにおいては16時から30分間

20gjkg

の田形飼料 (日本ペット・フード株式会社， CD-l)を与え，時間 が米たら残りの餌をとりあげる摂会スケジュールに1 週間以上慣らした.ネコにおいては， 17時から1時間 ケージより出し自由に行動させこの聞に

60gjkg

の煮 魚を与え， 11時間後の18時には残りをとりあげた.飲 水の補給は自由にし，飼育されているケージそのまま が後にのべる胃 BER記録のシーノレド・ケージの役目 を果した. 手術の方法は前著 (Fujitaniand Hosogai， 1983) におけるとほぼ同様であった.すなわち， 24時 間 以 上絶食したイヌまたはネコに対し pentobarbital sodium

30mgjkg

筋肉内注射による麻酔下で無菌的 関腹手術を行った.胃闘門ni}庭部変!民高lC:::ステンレス ・スチーノレ製外径250μm，エナメノレ被覆で先端iのみ露 出された双掘電揮を2cm間隔で2コ埋めこんだ. ζ の双騒電極{まMcCoyち(1963)の方法にならったも ので，

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線フィノレムでつくった5X7mmの基盤から 2mm突11:¥させ接若したものである.ステンレス線が 垂直に胃監禁JJ史側から胃壁筋層につき刺った状態lとし ておき，あらかじめ基盤にあけた孔をとおして絹糸に より胃壁に基盤と共に縫者固定した.この2コの筋電 図電磁のうちl邸内側に近い電極の近接ζl防水型ストレ ーン・ゲージ(新興通信工業， B-FAE-2S-12)をう めこんだ. ζれは伊藤 (1981)の方法によりベリリウ ム銅板にアロン・アルファで接着，シリコンで、防水し たものを用いた.使用前にはあらかじめ分銅により校 正した. 術後1週間以上を経て，筋電国電極からプレ・アン プ〈日本光電工業， RD-5)を経てポリグラフ(日本 光電工業， RM-85)に導き BERを記録した.フォー ス・トランスジューサーからホイート・ストン t~ (日 本光電工業， SR-JA)を介し歪直流増幅器(臼本光電 SEC 50r 30t 10rー ャ 17

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19 21 工業， RFP-5)を経てポリグラフにより直流増幅の よ，胃収縮曲線を描・記した. 分析し諮るデータを得たイヌは2匹，ネコは 3匹で あった.記録から胃BER間隔を測定し，これらの毎 分平均値および掠準偏差 (S.D.)を計算し，またポリ グラムから食後期と空Jj長期を分け，それぞれの時期に おける BER1M]簡の周期性を明らかにするため，自弓 相関回数および、パワー・スベクトノレ密度をマイクロ・ コンピュータ (TEAC-80) により計.~(し， X-yプロ ッタ(渡辺測器， WX-4671型)により図示した.パワ ー・スペクトノレ樹皮の計算式は Koga (1981)の脳波 8波分析に用いたものと同じものである.また，佐々 木 (1979)が指摘するように，自己相関函数の計算l乙 {ま全標本平均値をそれぞれの標本値から差引いたもの の時系列を計算対象とした. 結 果 1. イヌにおける

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l

BER間隔の EI内リズムと毘期 分析 iま111ζイヌの胃 BER間

l

塙毎分平均値の時間経過閣 を示す.横1]討11ま食餌を与えた1611;];から30分へた16時30 分の後，翌日の16時までの時間経過を示す.縦軸は胃 BERlim塙の毎分平均値である.食後すぐに胃 BER 間賠は一過性に動揺を示しているが，その後平均間関 値十数秒の安定な経過を示す.途中で2聞の一過性の 延長がみられる.明方の51時半頃までが食後期と判定 される.この後に引続き BER問隅の不規則な延長が 数十分から一時間以I:

J

こも及ぶ間隔で発現しているこ とが明らかに認められる.すなわち，空腹期の典型的 パターンであり，既に当教室のKamihogi(1977)，斧 IU (1981)の観察していることと間接である. 他のイヌにおける 1例の同様な腎 BER毎分平均iH

J

隔の時間経過閣を図2Alζ示す.1苛1の例ζl比べる と，食後期の途中23時20分1;1'

4

から平均 BER間隔がや や樫縮した水準へ下っているが，同様な傾向が図1に おいても231時40分頃からみられる.このf91J1乙おける食 後期と空腹期の交代は，この胃 BERrl-~隔の時間経過 閣からみる限り明方の5f1寺頃と思われる.空腹j認にお

」 崎 山

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図1. イヌの胃 BER間隔知:分平均値の時間経過図の一例 横取

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:食後1611寺30分から翌日 16時の給鈍時閉までの時間，縦軸:胃 BER間隔の毎分平均値.

579 胃

BER

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1

におけるとは別のイヌ〉の胃

BER

間隔持分平均値の

1

1

寺閉経過閣と食後期，空腹j羽そ れぞれにおける周期分析

A:

時間経過函，横軸および縦軸は図

1

におけると同線

B:

食後期における胃

BER

閉描毎分 平均値の自己相関図.横軸は運延時間でOから100分まで.縦軸は自己相関回数で-1から+1.

C:

パワー・スペクトノレ密度曲線.横軸は潤期で400分から4分まで.縦軸はパワー・スペクトノレ 密度の対数値

D'

空腹j自における胃

BER

間隔毎分平均値の自己相関図

E:

空腹j自におけ るパワー・スペクトル密度白根. C， D， Eそれぞれの図はX-yプロッターによって画かれたそのものである.

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2

.

また，このことは国2Cにおけるパワー・スペクト ノレ密度曲線において，持ら突出した峯がみられないこ とからも分る.図2Cおよび関2Eのパワー・スペク トノレ密度曲線における横軸には，局波数でなく毘期を 分のオーダーで示し， 400分から右端の4分にわたっ ている. 更に

5

時以後の空腹期における毎分平均

BER

間臨 時系列についての分析結果を簡2D，図2EIと示す. 図2Dの自己相関図において，第1の峯が約40分のと ころにあり， 80分近くにも

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!

2の峯が生じ， 40分の毘 期の強い周期性が存在することが明らかである.また 図

2

EIζ示すパワー・スペクトjレ密度曲線においても ける

BER

間隔の群発延長は図

1

の例に比しそれ程明 らかでないようにみえる. しかしながら，自己相関函数および、パワー・スペク トノレ密度から空腹j切における胃

BER

間隔の群発延長 が切らかな周期性をもっているζとが分った.まず， 明方

5

時までの食後期における毎分

BER

間隔の時系 列につき，得られた自己相関図ば図 1 Bである.標本 採取時間は1分，遅延時間ば100分であった.すなわ ち，図2B， 語 2D， における自己相関図の横軸はOか ら100分までである.図2Bの自己相関図は，食後期 における胃

BER

稲隔時系列に何ら思期性がないこと を示す. B，

ネコにおける胃

BER

間備の日内リズムと周期 分析

3

匹のネコにおける胃

BER

関関毎分平均植の時間 経過を園3，乙示す.食後期と空腹期の日内リズムをも

2

.

40分の主局期の振動の存在は明らかである.このイヌ において Bを変えた測定では約 100分，イ也の図 1のデ {タの得られたイヌにおける主周期は約 100分であっ

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6 8 10 12 14 16 HR ネコの胃

BER

間隔毎分平均倍の時間経過図

3

匹の例.

A (

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.

2

)

，

B (

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.

3

)

，

C (

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.

6

)

.

横軸，縦軸共図

1

と同様，但し，食餌時間 は 17時から 18時までで，記録は 18時から翌日 1711寺までの 23時間行われた. 4 図

3

.

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払綿一-= ネコ

3

匹における空腹期についての胃

BER

関荷停分平均値の自己相関国およびパワー・スペク トル密度国 上は3匹における自己相関函，下はそれぞれのパワー・スペクトル密度関.横軸，縦軸共ζl図2に おけると同議. 国 4.

5

8

1

る周期分析を行った. 閣

4

1

ζ

ネコ

3

匹のそれぞれの空腹期金経過における 胃

BER

間隔毎分平均鎮の自己相関図およびパワー・ スペクトJレ密度閣を示す.自己相関閣については，図 2におけると陪様に標本採取時間は1分，連延時間は

1

0

0

分であった.自己相関図

3

つの何れにおいても周 期性を示す所見はみられない.パワー・スペクトjレ密 度曲線において

No.2

の例にいくつかの峯

(

1

5

.

4

分，

8

.

7

分，

5

.

9

分，

4

.

4

分)がみられるが，主周期の歴然 としたものがない.

No.6

の自己栢関関には，

6

0

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7

0

分の周期性があるようにみえるが，下図のパワー・ス ペクトノレ密度にその時間の周期の峯がみられない.図 示しないが，また空腹期の経過最後の3時間につき， 別に同様の崩期分析を行ったが，周期性のある結果は 得られなかった. また確認のため，図

4

1

ζ

用いたデータにおいて，開

BER

間関の毎分平均値を計算したときの

S

.

D

.

をそ れぞれの平均で割った変異係数について，図

4

におけ 胃

BER

の周期分析 つζとは，

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が既に示し たことと同様である.食後，胃

BER

間隔がゆるやか な延長を数時間にわたって示すが，その十数秒、のレベ ルを安定に維持し，イヌにおける夜半の

BER

関縞の 樫縮額向は図

3A

(ネコ

No.2)

の例において明方の

3

時填から，図

3B

(ネコ

No.3)

においては

4

時頃 から，図

3C

(ネコ

No.6)

においては

1

時頃から認 められる.食後期から空腹期への交代時間は，ネコに よってまちまちであり，乙れら3匹の併では， 4時

(No.2-A)，

9

時

1

0

分

(No.3-B)，5

時

(No.6-C)

であった.空腹期において，イヌと同織な

BER

関踊の不規則延長の群発は周期的に認めがたい.わず かに

No.2 (A)

において明方

6

時頃から

8

時頃まで

3

つの群発，

No.3 (B)

においては

1

5

時以降

1

時間 より大きい閣期での3群が認められるのみであった. ζれら空腹期における胃

BER

間臨時系列

ζ

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不規則 延長の周期性がかくされているか否か，イヌの場合と 問様な自己相関国法とパワー・スペクトJレ密度法によ

NO.6

C5雪 ~VI .-，....:t町 一 市 陣 岬 関。

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匹における空腹期について胃

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間隔の毎分変異係数の自己相関図およびパワー・スペ クトjレ密度図 横軸，縦軸共に図4におけると同様.鴎4におけるデータについての分析結果. " “ 。 . _{.園"・・...•.} U A "・・・・・一一P 日 間一一一 でー-"・‘ ・・"“・ .・.'・l・ 画面 S 図

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2

ると同様な自己相関国とパワー・スペクトノレ密度曲線 をつくった.結果は図lとみられるとおり， 3匹の結果 すべてにおいて何ら周期性を示す峯あるいは用期帯は 見出されなかった. 以上の結果から，ネコの胃 BER間隔の日内リズム における空腹期に関して，イヌにおけると同様な胃 BER間隔の周期的群発延長はないものと結論され る. 乙の{也，イヌの場合と同様に食後期についても，胃 BER間関毎分平均値時系列l乙関する周期分折・を行っ た. 図 6ζ!図 3ζ!示した 3匹の例における結果のうち， 食後期のはじめの3時間についての周期分析の結果を 示す.図

ζ

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明らかなように

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3において133分の主周期がみられ，毎分平均植に伴 なう

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についての周期分析でも，

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(No.2)

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(No.6)

の峯がみられたが，何 れも歴然としたピークではなく，分析標本を食後期全 体へ拡張すると，毎分平均値およびそれらの変異係数 について周期性は全く検出されなかった. 3. 胃BERの発現と胃収納との干渉

制

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n

ζネコにおける実際の記録の1例を示す.ーとか ら胃 BER，十二指腸BERおよび胃

J

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Z

縮曲線である. 胃BERは10秒近くの時間間備で規則正しく発生し， 図における二番自の BERには第二電位(活動電位〉 を伴ない， ζれが胃収縮の発現と同期している. Kellyら(1969)，McCoyら(1963)のいうどと し第二電位が収縮と成図的に対芯しているという点 から言えば，図7においては間収縮の方が第ニ電位に 先行しているようにみえるが，これは間収縮を拾うた めのストレーン・ゲージが胃 BERの発生源である百 体上部1/3の点および問BERの伝活の方向において， BEft301 L圃 醐 . ・2・ 幽 帆 捕n伺 制 問 . ， BER-Z L蝿剛.・2闘 個 岬U同 "..a.・，創2 圭

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旬開民...面瓦面 吾:百元・・ .•. 瓦e ・1“、孟コ....-.:“ ・ 図 6. ネコ 3匹における食後期(はじめの311寺田〉についての胃 BER間隔毎分平均値の自己相関図お よび、パワー・スペクトノレ密度図 図3における食後期のはじめの 3時間についての分析結果.

i

長軸，縦軸共!と図4，5と同掠.

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BER

の周期分析

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ネコにおける腎

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BER

および自収縮の同時記録の一例

上から胃

BER

，十ニ指j湯

BER

および百収縮

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BER

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2

つ自には第二電佼(活動電位)が 伴われ， ζの第二電泣が自収縮を伴っている. 筋電図電極より噴門

1

i¥1J1こ位置的に寄っているためと忠 われる.ここで注呂すべきは，胃収縮がおこったこと によって胃

BER

間慌が延長しているζとである. ζ の図はネコの例であるが，イヌにおいても悶様なζと が認められる.すなわち，腹期における胃の強収縮 が胃

BER

の発現あるいは{去揺を抑制し，問

BER

間 隔の延長をおζし，これが胃

BER

間隔の群発(イヌ における〉または不規則な(ネコにおける〉延長の原 因となっていると考えられる. 考 察 著者らは既に

1

9

8

3

年，ネコの胃活動の日内リズム は，イヌと問機に食後期と空腹期{ζ分けられるが，イ ヌとは違って，空腹期における収縮相と無収縮相の交 代が明らかでないζとを指摘した.イヌの空腹期にお ける収縮相と無収縮相の交代は，

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によって記載された. ζれら の収縮の記録は，無麻酔のイヌにおいて管外トランス ジューサー法によってなされ，日内リズムとしての発 表はIt

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らがはじめてである. 無麻酔イヌの胃電気活動の日内リズムとしては，教 室の

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の発表がはじめてである.収 縮と電気活動の対応から，空腹期における収縮相のと き胃

BER

間隔が不規則に延長し，無収縮担のときは 胃

BER

間関が安定して連続することを明らかにし た.しかし，イヌとの比較において，著者らは(藤谷 ら，

1

9

8

3

年)，

3

匹のネコの胃

4

又縮曲線や胃

BER

間 隔経過図のいずれにおいても堂腹期における収縮相お よび

BER

間隔の群発延長と無

4

又縮相および

BER

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隔の安定な連続との交代は明らかでないことを更に示 した.すなわち，収縮としては不規則な強収縮や弱収 縮が連続し，

BER

としてはそれらの出]摘が不規則に 延長し，そこに周期性の存在が不明瞭であった.ま た， 4匹のイヌのうち2匹においてネコと同様，空腹 期における無収縮担がはっきりしていないことも観察 した. このようなイヌのある併においてもみられる，また ネコにおける空腹期の特徴が，単に経過図における外 見上のものか，あるいは潜在的にも周期性をもってい ないものなのかの検定のため，この研究においては自 己相関国数およびパワー・スペクトノレ密度による分析 を行った.すなわち，空腹期における胃

BER

間臨の 毎分平均値時系列を対象とし，イヌにおいては明らか な馬期性が認められ， ζれと同程度またはそれに近い 見期性はネコの結果には全く認められなかった.また 胃

BER

間関の平均値計算と共に算出した

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.

D

.

ある いは変異係数についても同様な分析を行ったが，結果 は同様であった. すなわち， ζの研究においてネコの空腹期の胃

BER

時系列にはイヌにおけると同様な収縮相一無収 縮相の交代の周期性は証明されなかったと言い得る. ζこで，このようなネコとイヌにおける空腹期の特 徴の違いはどのような生理的意味をもつのかが

1

つの 問題であり，他の 1つは自己相関函数およひやパワー・ スペクトノレ密度による周期性検出の方法としての意義 は荷であるかという問題が生ずる.

細見正江・藤谷嘉子・及川俊彦 伊藤 (1977)，

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ら(1978

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は，イヌにおける 空腹期の収縮相に一致して血葉モチリンの分泌が多く なるζとを示し， ζの消化管ホルモンの用期的分泌増 加が空!1長期胃収縮相の発生原因であることを主張して いる.若しζのζとが正しいならば，ネコにおいてま たイヌのあるものについてそチリンの分泌は周期的増 減をもたないことになろう.この真否の決定はネコに おけるモチリン分泌の日内ワズムを研究することによ って明らかになろう. !日:の

1

つの問題としての自己相関図法とパワー・ス ペクトノレ密度法の周期性検出としての有用性のζとが ある.佐藤 (1966)，

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(1976)が言う ように，自己

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関路数とパワー・スペクトノレ密度とは それぞれが互いに他へ数学的に変換し得るものである が，自己相関図では対象の時系列に周期性があるか否 かの判定に適し，そのくりかえしの周期の量的表現と してはパワー・スペクトル密度図が適している.イヌ およびネコにおける宵

BER

間隔毎分平均値における 周期的増減の有無は，

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翠2，

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盟4，関5，国6におけ る自己相関図によって明らかにされた.また周期性が あるとして，またそれらの振動現象，増減現象の周期 そのものの値はパワー・スペクトノレ密度として明らか にされた. ζの研究の目的に合致した有用性を示した ものといい

f

尋ょう. なお児期性の有無にかかわらず，宵

BER

の日内リ ズムとして，空腹期にはその間隔が不規則に延長する ことが，イヌ，ネコ共にみられる.この原菌として胃 収縮の発生が

BER

間隔の遅延をおこすことがこの研 究においてはじめて指摘された.ペース・メーカーで ある宵体上部1/3の部および

BER

の{云播にそって多 くの電極をおき，収縮の

BER

の発生および伝播に及 ぼす髭響についての検索が将来の課題である.しかし 教室の山間 (1983)が急性実験であるが，イヌの需を 拡張させると胃

BER

発生間需および伝播速度が遅延 することを示しており，恐らく宵収縮も機械的刺激と して同様に働くものと推察される. 総 括 無麻酔・無拘束下のイヌ 2匹，ネコ 3匹の胃におけ る浸性電極によって記録された

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の日内リズムにつき，自己紹関

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蔀致とパ ワー・スペクトノレ密度による周期分析を行った.これ らの動物は1日

1

聞の餌づけをしたものである. 1. イヌにおける腎

BER

問時毎分平均値の日内リ ズムは，食後期と空腹j自に分けられる.更に空渡期は lDZ縮相に対応する胃

BERr

埠慌の群発延長と無収縮相 に対応する胃

BER

間隔の安定な持続との交代から成 る. ζれらと…致して，空腹期における胃

BER

間隔 毎分平均値の自己相関閣には明らかな周期性が認めら れ，パワー・スペクトノレ密度曲線からも向じ結論に達 した.なお，食後期については周期性は検出されなか った.

2

.

ネコにおける腎

BER

間隔毎分平均値の日内リ ズムは，イヌにおけると同様に食後期と空腹期lと分れ る.しかし，空腹期における胃

BER

関隔群発延長と安 定化の交代現象は，経過図からもみられず，また潜在 的周期性の有無を自己相関図およびパワー・スペクト jレ密度曲線から検証したが，府期性のある一定した所 見は得られなかった.また，標準偏差値または変異係 数の時系列についても同様の分析を行ったが，いくつ かの峯がみられたものの明瞭なもので

1

まなかった.な お，食後期については周期性は検出されなかった. 3. イヌおよびネコの両者において閏収縮の発生が 胃

BER

間隔の延長をおζすことが示され，これが空 腹期における胃

BER

間隔の群発延長の原闘であると 考えられた. 自己相関菌数およびパワー・スペクトル密度計算の ためのコンビュータ・プログラム作成については，鳥 取大学工学部松原雄平氏の御教示を頂いた.ここに感 謝の

2

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を表します. 文 献

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287-291. 2)

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(1976).

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(1983).

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Extraluminal s

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