圧迫性病変による脊髄内神経伝導障害発生機構についての動的画像解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11877258
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 岡田 泰昌 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (80160688)
• Keywords: 脊髄 / 光計測 / 膜電位感受性色素 / ラット / 画像解析 / 急性圧迫 / 脊髄スライス / 摘出脊髄標本

Research Abstract

外傷、腫瘍、ヘルニアなどに伴う脊髄圧迫性病変例における脊髄内神経伝導障害の病態を検討するため、ラット脊髄圧迫病変モデル標本に膜電位感受性色素を用いた光計測の手技を適用し、実験を行った。平成11年度には若齢ラットよりのin vitro脊髄標本において、脊髄内神経伝導の時間的空間的動態を動画像として解析する方法を確立したので、平成12年度にはその計測システムを用い、脊髄への様々な圧迫強度、圧迫様式に伴う脊髄内神経伝導障害を解析した。
1.脊髄横断スライス標本を用いた解析
厚さ数百マイクロメートルの脊髄横断スライス標本において、後根あるいは前根の電気刺激により、後角内に数百ミリ秒間、あるいは前角内に数ミリ秒間持続する脱分極領域が、それぞれ出現した。これら領域の脱分極は、それぞれ脊髄後方、あるいは前方からの機械的圧迫により、減弱傾向を示し、その減弱度は圧迫強度と相関する傾向を示した。圧迫時間が数分と短時間の場合には、圧迫解除後まだ脊髄の強い変形が残っていても神経伝導障害は速やかに回復することを見出した。
2.摘出脊髄標本における長軸方向興奮伝播に対する圧迫の影響
平成12年度には、脊髄横断スライス標本の他に、摘出脊髄をスライスにしない所謂en bloc標本についても、圧迫実験を行った。まずen bloc標本において、脊髄上行路あるいは下降路の電気刺激により、我々が知る範囲で初めて、脊髄内long tractを通る神経インパルスの画像化に成功した。次いで、このような電気刺激中に、脊髄標本へ外部より圧迫を加えたところ、long tractを通る経インパルス信号について、圧迫部位における伝導速度低下、圧迫部位を過ぎた後の信号の減弱を画像化することに成功した。en bloc標本においても、圧迫解除後速やかに神経伝導の障害は回復する傾向を示した。
平成12年度におけるこれらの研究成果は、脊髄圧迫病変に伴う神経伝導障害の病態理解を飛躍的に高めるものと考えられる。

Research Products

• [Publications] Okada Y.: "Distribution of connexin 43 in the rat brainstem."Japanese Journal of Physiology. 49(suppl). S85 (1999)
• [Publications] Kuwana S: "CO2-excitable neurons in the rostral ventral surface of the rat medullary slice"Japanese Journal of Physiology. 49(suppl). S80 (1999)
• [Publications] Kuwana S.: "Extracellular magnesium and central respiratory control in the isolated brainstem-spinal cord of the neonatal rat."Neuroscience Research. 23(suppl). S281 (1999)
• [Publications] Okada Y: "CO_2 response of the neurons in the ventromedial medulla (VMM) of the rat"Society for Neuroscience Abstract. 25. 279 (1999)
• [Publications] 岡田泰昌: "中枢性呼吸調節における生理学的病態生理学的分子機構"日本臨床生理学会雑誌. 29・臨時増刊号. 58 (1999)
• [Publications] 岡田泰昌: "脳幹部の呼吸性、非呼吸性ニューロン機能に及ぼす細胞外液カリウム濃度変化の影響"日本呼吸器学会雑誌. 37・増刊号. 225 (1999)
• [Publications] Yoshida H.: "Excitation propagation in the rat spinal cort : optical recording using a voltage-sensitive dye."Neuroscience Research. 24(suppl). S46 (2000)
• [Publications] Kuwana S: "Effects of nicotinic ACh receptor antagonists on central respiratory chemosensitivity in the neonatal rat"Neuroscience Research. 24(suppl). S789 (2000)
• [Publications] Okada Y: "Augmentation of central chemoreceptor function by cholinesterase inhibitors"Neuroscience Research. 24(suppl). S20 (2000)
• [Publications] Okada Y: "Application of the isolated brainstem-spinal cord preparation in the study of central respiratory chemosensitivity"Japanese Journal of Physiology. 50(suppl)(in press). (2000)
• [Publications] Kuwana S: "Effects of nicotine and nicotinic receptor antagonist on central respiratory control in the isolated brain stem-spinal cord of neonatal rat"Japanese Journal of Physiology. 50(suppl)(in press). (2000)
• [Publications] 吉田英彰: "脊髄圧迫に伴う髄内興奮伝播障害-膜電位感受性色素を用いた光計測法による動的画像解析-"日本整形外科学会雑誌. 74・8基礎集会特集号. S1672 (2000)
• [Publications] 岡田泰昌: "原発性肺胞低換気症候群の治療法開発を目指した基礎的検討 ニコチンの中枢化学受容機構活性化"日本呼吸器学会雑誌. 38・増刊号. 160 (2000)
• [Publications] 佐藤徹: "動脈血CO2分圧と換気反応の時間関係"日本呼吸器学会雑誌. 38・増刊号. 159 (2000)
• [Publications] Okada Y.: "Central respiratory chemoreception in the developing rat brainstem : dynamic imaging analysis with fluorescent voltage-sensitive dye. In Neural Development (Uyemura K,Kawamura K and Yazaki T eds)"Springer-Verlag. 410-415 (1999)
• [Publications] Okadas Y.: "Optical recording of the neuronal activity in the brainstem-spinal cord : application of a voltage-sensitive dye.In Advances in Experimental Medicine and Biology (Poon C-S.Kazemi H eds)"Plenum/Kluwer Press (in press). (2001)
• [Publications] Okada Y.: "Respiratory suppression induced by nicotine withdrawal in the neonatal rat brainstem : implications in the SIDS risk factor.In Advances in Experimental Medicine and Biology (Poon C-S, Kazemi H eds)"Plenum/Kluwer Press (in press). (2001)
• [Publications] 岡田泰昌: "中枢化学受容機構のCO_2受容機序.Annual Review呼吸器2000(工藤翔二,土屋了介,金沢実,大田健編)"中外医学社. 64-74 (2000)