| Project/Area Number |
21K11232
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Aino University |
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Principal Investigator |
宮本 陳敏 藍野大学, 医療保健学部, 講師 (00785892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兼清 健志 びわこリハビリテーション専門職大学, リハビリテーション学部, 准教授 (20525399)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 電気刺激 / 脊髄損傷 / リハビリ / 生化学的分析 / 再生医療 |
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| Outline of Research at the Start |
臨床における脊髄損傷のリハビリでは、運動機能トレーニングの他に、機能的電気刺激によるリハビリが行われており、損傷した下肢・上肢の可動性の改善に有効である。しかし、近年の再生医療の発展によってリハビリの需要がますます高まる中、リハビリの分子メカニズムはあまりわかっていない。
本研究では、脊髄損傷に対するFESが損傷脊髄内の中枢神経系細胞を取り巻く環境にもたらす変化を①形態学的に解析し、②さらにニューロンや各種グリア細胞の反応を遺伝子レベル、タンパク質レベルで解析し、③これによって、電気刺激による神経再生の分子メカニズムの一端を明らかにすることでエビデンスに基づいたリハビリ方法の開発が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、脊髄損傷に対する電気刺激が損傷脊髄内の中枢神経系細胞を取り巻く環境にもたらす変化を形態学的に解析し、電気刺激による神経再生の分子メカニズムを明らかにすることである。これにより、エビデンスに基づいたリハビリテーション方法の開発が期待される。
脊損ラットモデルを作製するため、麻酔下でNew York University impactorを用いて頂点直径 2 mm の10gの金属バーを5cmの高さから落下し、第9胸髄 レベルで挫滅損傷を与えた。コントロール群(SCI群)と電気刺激を伴う群(SCI+ES群)を10匹ずつランダムに割り当てた。SCI+ES群の介入は、SCI後の翌日より左右両方の剃毛した後肢に電気刺激を実施した。電気刺激は麻酔下で行い、両後肢の前脛骨筋と腓腹筋のモーターポイントに針電極を刺入し、歩行リズムで電気刺激を与えた。運動機能の評価として、両後肢のBBBスコアを計測し、記録した。両群のBBBスコアの平均値をT-TESTで統計的に分析した。その後、形態学的な解析を行うため、深麻酔による安楽死後、心臓からカニューレとペリスタポンプを用いて、PBSで灌流脱血処理を行った後、4%PFA等の固定液を灌流させて固定し、組織を採取した。
現段階の結果として、1週目から4週目まで両群間で有意差が見られた（1週目：P≦0.02、2週目：P≦0.01、3週目：P≦0.04、4週目：P≦0.04（P＝0.05））。両後肢のBBBスコアの経時的な変化において、SCI＋ES群の改善がSCI群よりも顕著であった。この改善は観察期間の4週目まで持続し、その後は減退したが、それでもSCI群よりもBBBスコアが高いか同程度であったことが確認された。今後、この結果を基に、脊髄損傷に対する電気刺激が損傷脊髄内の中枢神経系細胞を取り巻く環境にもたらす変化を形態学的に解析していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
初年度における新型コロナウイルスの影響により、機械の納入が遅延しました。その後、機械の故障が発生し、さらに台風の影響で動物の納入が遅れた結果、実験のタイミングが乱れるという問題が生じました。これらの一連の事象により、実験の進行に遅れが生じています。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究では、採取した組織に対して形態学的な解析を行うことが予定されている。具体的には、電気刺激を伴う群（SCI＋ES群）とコントロール群（SCI群）のそれぞれの脊髄組織を、各種抗体（ニューロンやグリア、栄養因子や細胞増殖マーカー）を用いて免疫組織化学染色する。これにより、軸索の再生度合い、グリア細胞の増殖度合い、シナプス形成、中心管上衣細胞の反応などを比較し、電気刺激が細胞レベルおよび分子レベルでどのような影響をもたらすかを明らかにしていく。
この解析により、電気刺激が神経再生にどのように寄与しているか、またそれがどのように機能的な改善につながるのかについての理解が深まることが期待される。これは、エビデンスに基づいたリハビリテーション方法の開発に寄与する重要なステップとなると考える。具体的な解析結果は、今後の研究で明らかにされることとなる。この研究は、電気刺激による神経再生の分子メカニズムの理解を深め、エビデンスに基づいたリハビリテーション方法の開発に寄与することが期待される。
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