マイクロ波びまん性脳損傷に対する病態可視化と集学的治療の開発

• Project/Area Number: 23K08431
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55060:Emergency medicine-related
• Research Institution: Nippon Medical School
• Principal Investigator: 横堀 将司 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (70449271)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 顕宜 東京理科大学, 薬学部薬学科, 教授 (00366832) ; 山田 大輔 東京理科大学, 薬学部薬学科, 講師 (10621302) ; 佐々木 和馬 獨協医科大学, 医学部, 助教 (30832266) ; 五十嵐 豊 日本医科大学, 医学部, 講師 (50771101) ; 山田 真吏奈 日本体育大学, 保健医療学部, 准教授 (70508621) ; 布施 明 日本医科大学, 医学部, 教授 (80238641) ; 阪本 太吾 日本医科大学, 医学部, 助教 (90587073)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
• Keywords: 頭部外傷 / 興奮性アミノ酸 / びまん性脳損傷 / マイクロウエーブ / ラットモデル

Outline of Research at the Start

本研究は、再現性の高いMBIを作成し脳損傷増悪の病態を明らかにするために、照射直後の生化学的評価として高速液体クロマトグラフィ（HPLC）による解析を行う。試料中のアミノ酸を網羅的に測定し、興奮性アミノ酸であるグルタミン酸、あるいは神経抑制系アミノ酸であるGABAの体内動態をコントロール群と比較する。これにより、グルタミン酸分泌の亢進が見られた場合はグルタミン酸シナプス後膜のAMPA受容体の活性化を阻害する非競合 AMPA 受容体拮抗剤（ペランパネル水和物）を投与する、

Outline of Annual Research Achievements

新規のマイクロ波を照射する機器の開発を進めたうえで、再現性の高いMBIモデルを作成し脳損傷増悪の病態を明らかにする。そのため照射直後の生化学的評価として高速液体クロマトグラフィ-電気化学検出器（HPLC-ECD）による解析を行う。試料中のアミノ酸を網羅的に測定し、興奮性アミノ酸であるグルタミン酸、あるいは神経抑制系アミノ酸であるGABAの体内動態をコントロール群と比較する。これにより、グルタミン酸分泌の亢進が見られた場合はグルタミン酸シナプス後膜のAMPA受容体の活性化を阻害する非競合 AMPA 受容体拮抗剤（ペランパネル水和物、PER）を投与する、また、GABAの減少が観察できた場合には、GABAトランスポーター活性化作用のあるガバペンチンを投与することで、病態に即した治療戦略を確立する。マイクロ波照射後のHPLCにおいて、GABAやグルタミン酸の細胞外濃度に有意な差異はなく、また、RotarodやYmaseの結果も際はコントロールと損傷群において差は得られなかった。これは脳損傷が軽症であることに起因すると考えたため、ラット硬膜下に血液を注入することでより重症なASDHラットモデルを作成し検討した。6匹の検討にて、vehicle群のグルタミン酸量は8週間後に有意に低下したが、PER群のグルタミン酸量は、8週間後はnaiveと同程度まで回復していたことが明らかになった。また、Rotarodによる検討ではPER群において保続時間が長い傾向が得られた。
【今後の見通し】AMPA受容体拮抗薬であるペランパネルに、硬膜下血腫によるグルタミン酸神経脱落に対する保護作用が認められ、重症頭部外傷後で認められる硬膜下血腫によるグルタミン酸神経変性に対して、ペランパネルの投与により悪化を予防できる可能性が示唆された。現在、病理組織を検討中であり、国際誌への投稿を検討している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

全体として、東京理科大学と日本医科大学の連携のもと、順調に研究は推進されている。

Strategy for Future Research Activity

硬膜下血腫モデルでは、プレシナプスからのグルタミン酸放出量が過剰になることで、グルタミン酸神経脱落が生じている可能性が明らかになり、またAMPA受容体拮抗薬であるペランパネルに、硬膜下血腫によるグルタミン酸神経脱落に対する保護作用が認められたことから、頭部外傷後で認められる硬膜下血腫によるグルタミン酸神経変性に対して、ペランパネルの投与により予防できる可能性が示唆された。
今後は、vehicle群において、NMDA受容体を介したCa2+の流入により興奮毒性が生じた結果、グルタミン酸神経が脱落することで、グルタミン酸量およびGlu/GABA比が低下し、
一方、ペランパネル投与群においてはペランパネルがAMPA受容体に拮抗することでその下流のシグナルを抑制する結果、神経脱落を防止することで、グルタミン酸量およびGlu/GABA比の低下を改善するのではないかという仮説に基づいて、さらに実験を進めていく。