脊髄損傷後の呼吸筋支配運動ニューロンへの呼吸性シナプス入力回復過程の研究

• Project/Area Number: 19H00491
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 3250:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Ibaraki Prefectural University of Health Science
• Principal Investigator: KAWAMURA Kenta 茨城県立医療大学, 嘱託助手
• Project Period (FY): 2019
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥540,000 (Direct Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥540,000 (Direct Cost: ¥540,000)
• Keywords: 横隔膜運動単位 / 脊髄損傷 / サイズの原理

Outline of Final Research Achievements

本研究は高位頸髄損傷後の横隔膜運動機能回復の可能性と脊髄神経回路の可塑的変化を調べることを目的とした。動物を用いて頸髄を外科的に損傷させ術後三か月生存させて実験する実験系を確立した。麻酔下で自発呼吸する動物の横隔膜から針電極を用いて安定的に運動単位が記録できた。吸気時間の吸息相で早く動員される運動単位と遅く動員される運動単位があり、運動単位発火までの時間と軸索伝導速度の相関を調べた。吸気負荷の増加によって出現した新たな運動単位について、発火までのタイミングと軸索伝導速度を調べることができた。頸髄損傷後の呼吸運動の回復は正常に近いシナプス入力によることが示唆された。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高位頸髄損傷患者においては、主要な呼吸筋である横隔膜が頸髄に存在する横隔膜運動ニューロンに支配されているため、横隔膜の運動機能が障害を受ける。しかしながら、横隔膜機能が徐々に回復する症例を多く認める。それは残存する脊髄下行路の可塑的変化で横隔膜運動ニューロンにシナプス入力が回復していることも一因として考えられているが、その回復メカニズムは明らかになっていない。本研究の成果は高位頸髄損傷後の横隔膜運動機能の回復は正常に近い形で回復していくことを明らかにしており、頸髄損傷後の呼吸リハビリテーションおける機能回復やトレーニング手段を考えていく上で非常に重要な知見となりうる。