三叉神経第一枝の電気刺激による新たな脳梗塞治療法の基礎的研究

• Project/Area Number: 22K16682
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56010:Neurosurgery-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 福司 康子 静岡大学, 電子工学研究所, 学術研究員 (50722683)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: ミトコンドリア脱共役蛋白質 / 三叉神経 / 脳電気刺激 / 脳虚血 / 神経保護 / 三叉神経第一枝

Outline of Research at the Start

中大脳動脈閉塞後に小脳室頂核(FN)の電気刺激を行うと梗塞巣が縮小する。申請者は、FN電気刺激がコリン作動性の経路を介して大脳皮質に作用し、ミトコンドリアK+ATPチャネルを開口することでUCP4の発現が誘導され、神経保護に働くことを明らかにした。しかしながらFN電気刺激はその侵襲性から臨床への応用が困難である。そこでFN電気刺激と同様の作用かつ侵襲性の少ない方法として、三叉神経第一枝の経皮的電気刺激に着目した。本研究では、三叉神経第一枝の電気刺激によりUCP4の発現が誘導されるのか、脳梗塞領域が小さくなるのか、を明らかにして、三叉神経第一枝の電気刺激による神経保護効果を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

小脳室頂核（FN）の電気刺激をラット中大脳動脈閉塞後に行うと梗塞巣が縮小することが報告されている。我々はこれまで、FN電気刺激による神経細胞死抑制のメカニズムに関して、FN刺激がコリン作動性神経回路を刺激して大脳皮質神経細胞のミトコンドリア脱共役蛋白質UCP4の発現を誘導し細胞死を抑制することを明らかにしてきた。しかしながらFN刺激は侵襲性が高くヒトへの適用が困難である。そこでFN刺激と同様の効果が期待され侵襲性の低い方法を検討し、三叉神経第一枝の経皮的電気刺激法に着目した。三叉神経第一枝はFNと同様、ダイビング反射（DR）に関係するという報告がある。DRは潜水時、低酸素に陥った時に脳への血流を増やすことで生存しようとする反射反応であるが、三叉神経第一枝の刺激を行うことで細胞死を抑制できるのではないかと考える。
今年度は刺激を行うためのシステム構築および刺激用電極の試作・改良を行った。まず三叉神経に直接作用すると思われるコークスクリュー型の電極やまたニードル型の電極を検討した。三叉神経刺激によって血圧が変動するという報告があることから、大腿動脈にカテーテルを挿入したSDラットを用いて、動脈圧を計測しながら三叉神経第一枝の経皮的電気刺激を行った。しかしながら現時点では、ラット個体によって血圧変動が異なり（昇圧、降圧、また変動が見られない場合もあるなど）、安定した計測を行うに至っていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

所属機関の変更に伴い、動物倫理審査の承認手続き他研究体制再構築に時間を要したことから、進捗状況に遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

三叉神経刺激による血圧計測に加えて脳血流計測も検討する。また、貼り付け型電極も視野に入れた電極の選定を進め、電機刺激条件の最適化を行う。