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Development of novel method for prevention from brain damage of heat stroke

Research Project

Project/Area Number 19K22779
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 58:Society medicine, nursing, and related fields
Research InstitutionShowa University

Principal Investigator

土肥 謙二  昭和大学, 医学部, 教授 (20301509)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 諸藤 陽一  長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (40437869)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords熱中症 / 小脳 / 神経炎症 / 後遺症 / 筋肉 / 運動障害 / 環境因子 / 脳機能 / 動物モデル / 予防法
Outline of Research at the Start

労働やスポーツなどの日常生活で発生する熱中症の大部分は軽度から中等度である。近年、スポーツ活動や労働環境においては熱中症の対策は必須となってきている。一方、具体的には屋外での活動を完全に制限することは困難であり、対処法も水分と電解質の補充と休息以外にはないのが現状である。本研究では軽度から中等度熱中症の身体活動や脳神経機能への影響と病態について検討し、さらに腸内フローラや水素水飲水の効果といった発症予防や治療として家庭や学校などのスポーツ活動の現場、労働活動の現場などで可能な新規の予防法や治療法の開発を行っていく。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では軽度から中等度熱中症の身体活動や脳神経機能への影響と病態について検討し、さらに水素水飲水の効果といった発症予防や治療として家庭や学校などのスポーツ活動の現場、労働活動の現場などで可能な新規の予防法や治療法の開発を行っている。現在はサイトカインに強く影響するPACAP KOマウスを用いて熱中症後の組織障害に影響するのかについて生化学的および組織学により評価を行っており、令和3年度中の投稿を目指して準備している。また、熱中症後14日間、マウスは血算やヘマトクリットを測定し、血清をNa、K、Clなど電解質、腎機能および肝機能マーカーを生化学的に測定し、組織(脳、肺、肝、腎、腸管)における形態学的検討を行った。この結果についてはJ Intensive Care. 2021; 9: 35.に公表した。 2022年度の実験の結果、小脳のプルキンエ細胞に異常が認められることが確認された。具体的には熱中症後におきる小脳の遅発性神経傷害についてマウス熱中症モデルを用いて検討をおこなった。これらの結果から、熱中症により小脳のプルキンエ細胞は著明に減少し、その後改善しないことがわかった。一方、小脳白質の脱髄は時間の経過に伴い改善し、 再髄鞘化が考えられた。プルキンエ細胞周囲のPSD-95、Synaptophysinは熱中症から3週間後に最も低下し、その後改善したことから、 熱中症にともなう一過性のシナプス傷害が示唆された。本検討から、熱中症後におこる小脳白質の一過性の脱髄、プルキンエ細胞の減少、一時的なシナプス傷害が遅発性神経傷害に関連していることが明らかになった。この研究成果は、『Scientific Reports』に掲載された。 その一方で水素水飲水の効果については明らかな熱中症の発症や神経症状の抑制効果が得られなかった。 現在、新規抗酸化剤の効果を検討するとともに、神経機能予後について行動や運動機能の評価を行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染症により、主に救急医で研究者が構成されているために研究に対する時間が取れずに研究が遅延した。さらに水素水飲水の効果が得られなかったことから他の抗酸化物質に効果についての再検討を行っていることがさらなる遅延の原因となっている。現在、運動機能予後における中枢神経の関与について四肢の筋肉の障害や運動機能の精査を行っている。

Strategy for Future Research Activity

水素水の効果が不明であったために現在新規抗酸化剤における追加検討を行っている。同時に運動機能予後における中枢神経の関与について四肢の筋肉の障害や運動機能の精査を行っている。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Elucidating the Pathophysiology of Heat Stroke Using a Mouse Heat Stroke Model2024

    • Author(s)
      土肥 謙二
    • Journal Title

      Journal of The Showa University Society

      Volume: 84 Issue: 1 Pages: 64-69

    • DOI

      10.14930/jshowaunivsoc.84.64

    • ISSN
      2187-719X, 2188-529X
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of PACAP on Heat Exposure2023

    • Author(s)
      Suzuki Keisuke、Yamaga Hiroki、Ohtaki Hirokazu、Hirako Satoshi、Miyamoto Kazuyuki、Nakamura Motoyasu、Yanagisawa Kaoru、Shimada Takuya、Hosono Tomohiko、Hashimoto Hitoshi、Honda Kazuho、Dohi Kenji
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 4 Pages: 3992-3992

    • DOI

      10.3390/ijms24043992

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exercise evaluation with metabolic and ventilatory responses and blood lactate concentration in mice2023

    • Author(s)
      Yoshikawa Akira、Iizuka Makito、Kanamaru Mitsuko、Kamijo Shotaro、Ohtaki Hirokazu、Izumizaki Masahiko
    • Journal Title

      Respiratory Physiology & Neurobiology

      Volume: 318 Pages: 104163-104163

    • DOI

      10.1016/j.resp.2023.104163

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Heatstroke-induced late-onset neurological deficits in mice caused by white matter demyelination, Purkinje cell degeneration, and synaptic impairment in the cerebellum.2022

    • Author(s)
      Miyamoto K, Nakamura M, Ohtaki H, Suzuki K, Yamaga H, Yanagisawa K, Maeda A, Yagi M, Hayashi M, Honda K, Dohi K
    • Journal Title

      Scientic Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 10598-10606

    • DOI

      10.1038/s41598-022-14849-9

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 脳神経疾患治療の実際 水頭症・炎症・脳症 熱中症性脳症2022

    • Author(s)
      鈴木恵輔、土肥謙二
    • Journal Title

      救急・集中治療

      Volume: 34(3) Pages: 1234-1238

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A novel mouse model of heatstroke accounting for ambient temperature and relative humidity2021

    • Author(s)
      Miyamoto Kazuyuki、Suzuki Keisuke、Ohtaki Hirokazu、Nakamura Motoyasu、Yamaga Hiroki、Yagi Masaharu、Honda Kazuho、Hayashi Munetaka、Dohi Kenji
    • Journal Title

      Journal of Intensive Care

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 35-35

    • DOI

      10.1186/s40560-021-00546-8

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)の効果から考える新たな熱中症予防戦略2023

    • Author(s)
      鈴木恵輔,山荷大貴,大滝博和,宮本和幸,中村元保,柳澤薫,井上元,八木正晴,本田一穂,土肥謙二
    • Organizer
      第51回日本救急医学会総会・学術集会(東京)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 熱暴露を行ったマウスは小脳プルキンエ細胞数が経時的に減少する2023

    • Author(s)
      田邊諒,山荷大貴,宮本和幸,土肥謙二,大滝博和
    • Organizer
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] マウス熱中症モデルを用いた熱中症の病態解明と. 治療と予防法の開発. ~社会ニーズと社会貢献に適した研究戦略2023

    • Author(s)
      土肥謙二
    • Organizer
      第32回昭和大学学士会シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] マウス熱中症モデルを用いた熱中症後の小脳プルキンエ細胞・シナプス傷害の検討2022

    • Author(s)
      宮本 和幸, 大滝 博和, 柳沢 薫, 山荷 大貴, 中村 元保, 鈴木 恵輔, 八木 正晴, 土肥 謙二
    • Organizer
      第50回日本集中治療医学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マウス熱中症モデルを用いた体温調節機構の検討2022

    • Author(s)
      鈴木 恵輔, 宮本 和幸, 島田 拓哉, 柳澤 薫, 山荷 大貴, 中村 元保, 大滝 博和, 本田 一穂, 土肥 謙二
    • Organizer
      第26回日本脳低温療法・体温管理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マウス熱中症モデルを用いた熱中症後の小脳白質・Purkinje細胞・シナプス傷害の検討2022

    • Author(s)
      宮本 和幸, 大滝 博和, 中村 元保, 島田 拓哉, 柳沢 薫, 山荷 大貴, 鈴木 恵輔, 本田 一穂, 八木 正晴, 土肥 謙二
    • Organizer
      第50回日本救急医学会総会・学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] キネマトレーサーを用いた熱中症モデルマウスにおける運動機能解析2022

    • Author(s)
      中村 元保, 宮本 和幸, 柳澤 薫, 山荷 大貴, 鈴木 恵輔, 吉川 輝, 大滝 博和, 土肥 謙二, 本田 一穂
    • Organizer
      第50回日本救急医学会総会・学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)の暑熱暴露ストレスに対する効果2021

    • Author(s)
      鈴木恵輔, 大滝博和, 宮本和幸, 山荷大貴, 吉川輝, 中村元保, 柳澤薫, 本田一穂, 土肥謙二
    • Organizer
      第74回日本酸化ストレス学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] III 度熱中症に急性肝不全を合併した1例2020

    • Author(s)
      井上 元, 宮本 和幸, 柿 佑樹, 鈴木 恵輔, 高安 弘美, 樫村 洋次郎, 大野 孝則, 前田 敦雄, 佐々木 純, 土肥 謙二, 林 宗貴
    • Organizer
      第70回日本救急医学会関東地方会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Oral rehydration solution increases SGLT1 expression and improves dehydration in a mouse heat model.2020

    • Author(s)
      MIYAMOTO Kazuyuki, OHTAKI Hirokazu, NAKAMURA Motoyasu, SUZUKI Keisuke, SASAKI Jun, HONDA Kazuho, DOHI Kenji, HAYASHI Munetaka
    • Organizer
      49th Critical Care Congress
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2018年当院救命救急センターに搬送された熱中症20症例の検討2019

    • Author(s)
      鈴木 恵輔 , 加藤 晶人 , 中村 元保 , 柿 佑樹 , 井上 元 , 中島 靖浩 , 前田 敦雄 , 森川 健太郎 , 八木 正晴 , 土肥 謙二
    • Organizer
      日本臨床救急医学会総会学術集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2024-12-25  

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