| Project/Area Number |
20K17786
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 55050:Anesthesiology-related
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| Research Institution | Sapporo Medical University |
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Principal Investigator |
茶木 友浩 札幌医科大学, 医学部, 助教 (30758701)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 麻酔薬神経毒性 / 腸内細菌叢 / 脳腸相関 / 糞便細菌叢移植 / BDNF / アポトーシス / ミクログリア / 短鎖脂肪酸 / 学習能力障害 / 麻酔薬神経毒生 / 幼若脳 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、幼若期における全身麻酔薬の曝露によって脳発達障害が生じるという現象に対して、腸内細菌叢がどのように関わっているかを検証することを目的としている。
全身麻酔薬の曝露のみを受けた幼若ラットと、全身麻酔薬曝露直後に腸内細菌叢の移植を受けた幼若ラットで、成長後の学習能力と腸内細菌叢の変化について評価を行う。
また、腸内細菌によって作られ、脳発達を促す物質である酪酸などに関しても評価を行い、どのようにして腸内細菌叢が脳発達に関与しているかについても検討を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
麻酔薬曝露が引き起こす幼若脳麻酔薬神経毒性に対して、糞便細菌移植による介入を行い、その効果を検証した。生後21日の糞便サンプルを用いた細菌叢解析の結果、Firmicutes門に属するRuminococcusが、糞便細菌叢移植群で増加していることが明らかとなった。Ruminococcusは酪酸産生菌として認知されており、糞便サンプル中の酪酸濃度も増加していた。また、海馬のヒストンを抽出し、ヒストンアセチル化の定量を行ったところ、H3、H4のヒストンアセチル化が糞便細菌叢移植群で亢進していた。糞便細菌叢移植群の海馬では、脳由来神経栄養因子（BDNF）の遺伝子発現量増加、神経細胞アポトーシス誘導遺伝子発現量低下、アポトーシス抑制遺伝子発現量増加が生じており、それらを反映するように、TUNEL陽性アポトーシス細胞減少、ミクログリア細胞数減少が認められた。また、神経毒性の表現系である空間学習能力においても、糞便細菌叢移植群で改善が認められた。
本研究の結果から、幼若脳麻酔薬神経毒性に対して、腸内細菌叢に対する介入（プロバイオティックス、プレバイオティックス）が治療法となり得る可能性を見出すことができた。しかし、本研究の欠点として、糞便細菌移植という臨床応用困難な介入方法を採用していることが挙げられる。今後の研究課題として、経口摂取や静脈内投与など、実臨床に応用可能な介入方法の効果を検証し、臨床研究への橋渡しとする計画である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定されていた実験内容はほぼ終了し、ほぼ望まれた結果を得ることができた。2023年度はこれら実験結果をまとめ、学会発表や論文発表を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画で予定していた実験はほぼ終了した形である。今後は、3年間で得られた結果をまとめ、国内・国際学会発表、論文発表を行う予定である。また、本研究を通して新たに生じた課題をクリアするために、新たな実験計画を練る段階であると考える。
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