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Therapeutic effects of interferential with high-voltage pulse current electrical stimulation and pharmacological treatment on dysphagia

Research Project

Project/Area Number 22K09671
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
Research InstitutionSaga University (2023)
Kyoto Prefectural University of Medicine (2022)

Principal Investigator

杉山 庸一郎  佐賀大学, 医学部, 教授 (50629566)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅崎 俊郎  国際医療福祉大学, 福岡保健医療学部, 教授 (80223600)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords嚥下 / 喉頭 / 電気生理 / 嚥下中枢 / 神経生理 / 嚥下障害
Outline of Research at the Start

本研究では嚥下制御メカニズムの中心である嚥下中枢の機能に基づいて、様々な嚥下障害に対する治療法の統合効果について検証するために、頸部干渉波電気刺激+高電圧パルス電流による嚥下改善効果および薬剤投与による嚥下中枢促通効果を動物実験により検証する

Outline of Annual Research Achievements

超高齢化社会における嚥下障害への治療戦略は大きなパラダイムシフトに迫られている。脳梗塞、神経変性疾患、サルコペニア嚥下障害の増加など様々な病態、診療形態に対応するためには、画一的かつオンデマンドといういわば相反する嚥下障害治療スキームを開発する必要がある。本研究では嚥下制御メカニズムの中心である延髄に存在する嚥下セントラルパターンジェネレーター(CPG)の機能に基づいて、薬剤投与による嚥下CPG促通効果、頸部干渉波電気刺激+高電圧パルス電流の相互作用による嚥下改善効果、嚥下障害モデル動物を用いた頸部干渉波電気刺激+高電圧パルス電流による嚥下改善効果の検討を行うことを目的とする。
灌流動物モデルを用いた実験系では経口投与に加えて電気刺激誘発嚥下など様々なアプローチで嚥下機能を評価できるのに加え、脳幹の機能解析も可能となる。薬剤投与における嚥下CPT機能改善効果について、カプサイシンおよびTRPV1受容体作動薬の効果を検証した。その結果、カプサイシンおよび他のTRPV1受容体作動薬を至適濃度および長時間暴露することにより、経時的に嚥下惹起性が変化し、嚥下CPGへの入力が変調することにより、嚥下惹起性が持続的に改善することが示された。また、干渉波電流刺激を用いた頸部への感覚刺激の喉頭感覚変調効果を検討し、頸部への干渉波電流刺激が喉頭感覚フィードバックにより脳幹の活動に影響を及ぼすことが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

嚥下制御メカニズムの中心である嚥下中枢の機能に基づいて、様々な嚥下障害に対する治療法の統合効果について検証するために、頸部干渉波電気刺激+高電圧パルス電流による嚥下改善効果および薬剤投与による嚥下中枢促通効果を動物実験により検証するために現在も研究を継続中である。これまでの進捗状況としては、灌流動物モデルを用い、カプサイシン等のTRPV1受容体作動薬を投与し、投与中の嚥下惹起性について様々な濃度で経時的に検討した。その結果、至適濃度であれば、長時間嚥下惹起性改善効果が維持されることが分かり、新規TRPV1受容体作動薬の開発およびその効果の検証も行った。一方、頸部への電気刺激の効果が嚥下中枢の機能にどのように反映されているかを検証した。干渉波電流刺激による喉頭感覚フィードバック機構を治療に応用するために、電気刺激による脳幹ニューロン活動への影響をしらべた。その結果、干渉波電流刺激による喉頭感覚刺激では呼吸抑制は生じず、一方では強制発声等の脳幹ニューロンによる喉頭運動時には喉頭感覚フィードバックによって出力の変調が生じることが解明された。新規薬剤については嚥下惹起性改善効果およびその持続性、至適濃度などが解明され、従来のカプサイシンなどのTRPV1受容体作動薬との優位性も示唆される結果となった。

Strategy for Future Research Activity

前年度までの研究結果および進捗状況をもとに、薬剤による嚥下促通効果の詳細なメカニズムの検討を継続して行う。新規TRPV1受容体作動薬についても、より詳細に嚥下CPGへの影響、適切な薬物動態と嚥下惹起性の関与、間欠的あるいは持続的投与による影響なども検討する。覚醒動物モデルも用いて、より臨床応用に基づいた研究を継続する。その結果、適切な薬剤投与のアルゴリズム構築を目指す基礎データ取得を試みる。また、干渉波電流刺激の嚥下CPG促通効果の詳細なメカニズム解明を進めるのと同時に高電圧パルス刺激による効果も継続して検証する。干渉波電気刺激に加え、経口薬剤投与のより適切な投与および刺激条件を検討、その結果にもとづいて薬剤投与および電気刺激療法における嚥下動態の変化について嚥下造影検査等により評価する。
嚥下障害モデル動物の作成には成功しているため、その動物を用いて経口薬剤投与における嚥下惹起性改善効果の即時効果について検証を行う。
これらの研究により電気刺激療法、化学刺激療法の最適化のための基盤となるデータを得ることが出来れば、更に詳細な嚥下CPGニューロン活動解析あるいは嚥下障害モデル動物を用いた嚥下改善効果の検証が可能となる。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2023 2022

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 10 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Sustained Effects of Capsaicin Infusion into the Oropharynx on Swallowing in Perfused Rats2023

    • Author(s)
      Kaneko Mami、Sugiyama Yoichiro、Munekawa Ryoto、Kinoshita Shota、Mukudai Shigeyuki、Umezaki Toshiro、Dutschmann Mathias、Hirano Shigeru
    • Journal Title

      The Laryngoscope

      Volume: 134 Issue: 1 Pages: 305-314

    • DOI

      10.1002/lary.30918

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Complementary Effect of Transcutaneous Cervical Stimulation by Interferential Current on Functional Dysphonia2023

    • Author(s)
      Kaneko Mami、Sugiyama Yoichiro、Fuse Shinya、Mukudai Shigeyuki、Hirano Shigeru
    • Journal Title

      Journal of Voice

      Volume: --

    • DOI

      10.1016/j.jvoice.2022.12.023

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      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effects of Repeated Intracordal Glucocorticoid Injection on the Histology and Gene Expression of Rat Vocal Folds2023

    • Author(s)
      Hashimoto Keiko、Kaneko Mami、Kinoshita Shota、Ozawa Satomi、Mukudai Shigeyuki、Sugiyama Yoichiro、Hirano Shigeru
    • Journal Title

      Journal of Voice

      Volume: 37 Issue: 6 Pages: 822-828

    • DOI

      10.1016/j.jvoice.2021.06.013

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 声帯瘢痕の基礎と臨床:Scarwars 声帯瘢痕に対する治療 病態の評価から再生手術まで2023

    • Author(s)
      杉山 庸一郎 , 金子 真美 , 平野 滋
    • Journal Title

      喉頭

      Volume: 35 Pages: 74-79

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Forestier病による輪状軟骨壊死を契機とした重度嚥下障害に対し嚥下機能改善手術が奏効した1例2023

    • Author(s)
      布施 慎也 , 杉山 庸一郎 , 高取 良太 , 金子 真美 , 木下 翔太 , 橋本 慶子 , 椋代 茂之 , 西村 智子 , 平野 滋
    • Journal Title

      嚥下医学

      Volume: 12 Pages: 71-78

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 喉頭感覚と音声障害 喉頭感覚と発声に関わる最新の知見2023

    • Author(s)
      山本 陵太 , 杉山 庸一郎 , 梅崎 俊郎
    • Journal Title

      喉頭

      Volume: 35 Pages: 80-84

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 喉頭感覚と音声障害 喉頭感覚入力を併用した音声治療の試み2023

    • Author(s)
      金子 真美 , 杉山 庸一郎 , 平野 滋
    • Journal Title

      喉頭

      Volume: 35 Pages: 85-87

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Firing characteristics of swallowing interneurons in the dorsal medulla during physiologically induced swallowing in perfused brainstem preparation in rats2022

    • Author(s)
      Ryota Yamamoto, Yoichiro Sugiyama, Keiko Hashimoto, Shota Kinoshita, Akiyo Takemura, Shinya Fuse, Mami Kaneko, Shigeyuki Mukudai, Toshiro Umezaki, Mathias Dutschmann, Takashi Nakagawa, Shigeru Hirano
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 177 Pages: 64-77

    • DOI

      10.1016/j.neures.2021.11.006

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of pharmacological inhibition of the pontine respiratory group on swallowing interneurons in the dorsal medulla oblongata2022

    • Author(s)
      Takemura Akiyo、Sugiyama Yoichiro、Yamamoto Ryota、Kinoshita Shota、Kaneko Mami、Fuse Shinya、Hashimoto Keiko、Mukudai Shigeyuki、Umezaki Toshiro、Dutschmann Mathias、Hirano Shigeru
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1797 Pages: 148101-148101

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2022.148101

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tamoxifen Alters <scp>TGF</scp> ‐β1/Smad Signaling in Vocal Fold Injury2022

    • Author(s)
      Matsushita Hiroki、Mukudai Shigeyuki、Ozawa Satomi、Kinoshita Shota、Hashimoto Keiko、Kaneko Mami、Sugiyama Yoichiro、Branski Ryan C.、Hirano Shigeru
    • Journal Title

      The Laryngoscope

      Volume: - Issue: 9 Pages: 2248-2254

    • DOI

      10.1002/lary.30448

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aging larynx. Aging voice and its treatment. International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microlaryngoscopy and laryngeal framework surgery. Reverse cricoid split as revision surgery after unsuccessful framework surgery for vocal fold paralysis.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Adult open airway surgery. Surgical treatments of laryngeal stenosis. International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] How can ENT doctors contribute to the super-aging society? Antiaging for voice and swallow. International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dysphagia. Effects of therapeutic electrical stimulation for dysphagia. International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Airway Stenosis during COVID 19. International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Persistent effect of capsaicin exposure on swallowing reflexibility in perfused rats.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Fuse S, Kinoshita S, Mukudai S, Umezaki T, Hirano S.
    • Organizer
      Combined otolaryngology spring meetings.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高齢者の嚥下障害の病態生理とその応用.2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎
    • Organizer
      日本耳鼻咽喉科頭頸部外科学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 干渉波電流による喉頭感覚刺激がもたらす嚥下・音声改善効果.2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎
    • Organizer
      日本スティミュレーションセラピー学会.
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    • Invited
  • [Presentation] 神経疾患と嚥下障害. 神経筋疾患における嚥下動態解析と電気刺激療法の効果.2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎,横関恵美,鵜飼紀衣,中川優美,金子真美,児玉直俊,垣田清人,椋代茂之,平野 滋.
    • Organizer
      日本嚥下医学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 嚥下機能改善手術を極める. 嚥下機能改善手術と嚥下リハビリテーション-急性期病院と回復期病院の連携-2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎,金子真美,椋代茂之,児玉直俊,垣田清人,平野 滋.
    • Organizer
      日本嚥下医学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 声帯瘢痕の基礎と臨床:Scarwars. 声帯瘢痕・溝に対する再生手術.2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎,金子真美,平野 滋
    • Organizer
      日本喉頭科学会
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  • [Presentation] 喉頭感覚刺激による嚥下機能改善効果の基礎的検証と臨床応用.2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎、金子真美、平野 滋.
    • Organizer
      日本抗加齢医学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 嚥下機能解明および嚥下診療への応用にむけた動物実験による電気生理研究2023

    • Author(s)
      杉山庸一郎
    • Organizer
      日本気管食道科学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of therapeutic electrical stimulation for dysphagia.2023

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      International Federation of Oto-rhino-laryngological Societies.
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 灌流ラットにおけるカプサイシン持続咽頭刺激による嚥下惹起性の修飾効果の検討.2023

    • Author(s)
      金子真美、杉山庸一郎、木下翔太、宗川亮人、橋本慶子、椋代茂之、梅﨑俊郎、平野 滋.
    • Organizer
      第46回日本嚥下医学会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 迷走神経咽頭枝切断モルモットにおける嚥下動態および抗酸化による影響.2023

    • Author(s)
      橋本慶子、杉山庸一郎、木下翔太、山本陵太,椋代茂之、平野 滋.
    • Organizer
      第35回日本喉頭科学会.
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ラット背側嚥下ニューロン群における橋呼吸中枢抑制による嚥下時活動性への影響.2023

    • Author(s)
      187)竹村晃世、杉山庸一郎、山本陵太、木下翔太、布施慎也、宗川亮人、橋本慶子、椋代茂之、梅﨑俊郎、平野 滋.
    • Organizer
      第35回日本喉頭科学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Contribution of dorsolateral pons to swallowing pattern generation in perfused rats.2022

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Takemura A, Yamamoto R, Kinoshita S, Hashimoto K, Fuse S, Mukudai S, Umezaki T, Hirano S.
    • Organizer
      Combined otolaryngology spring meetings.
    • Related Report
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of cervical electrical stimulation for voice and swallowing disorders.2022

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      AAO-HNSF
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Brainstem mechanisms that regulate sensorimotor coordination during swallowing.2022

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Kinoshita S, Kaneko M, Hirano S.
    • Organizer
      AAO-HNSF
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 呼吸関連嚥下介在ニューロンにおける橋および背側呼吸ニューロン群の関与.2022

    • Author(s)
      杉山庸一郎, 木下翔太, 竹村晃世, 宗川亮人, 橋本慶子, 金子真美, 椋代茂之, 平野 滋
    • Organizer
      第39回耳鼻咽喉科ニューロサイエンス研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ラット灌流モデルを用いた橋背外側領域における嚥下調節機構の検討.2022

    • Author(s)
      180)杉山庸一郎, 竹村晃世, 山本陵太, 木下翔太, 布施慎也, 宗川亮人, 橋本慶子, 椋代茂之, 梅﨑俊郎, 平野 滋.
    • Organizer
      第73 回日本気管食道科学会.
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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