膜電位感受性色素を用いた脊髄単シナプス反射機構の動的画像解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12877234
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 丸岩 博文 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (60209690)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 泰昌 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (80160688) ; 吉田 英彰 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (70240306)
• Keywords: 脊髄 / 単シナプス反射 / 多シナプス反射 / 低酸素 / 脊髄虚血 / 低温 / ニューロンネットワーク / ラット

Research Abstract

循環障害、脊髄圧迫等に伴う脊髄内神経伝導機能の低下は、様々な感覚・運動障害の原因となる。しかし脊髄内には後根からの求心性線維が脊髄内ニューロンと単シナプス性並びに多シナプス性に結合し複雑なニューロンネットワークを形成しているため、脊髄内神経伝導障害の病態を解析するためには、脊髄内神経活動の多点同時解析が必要と考えられる。そこで我々は膜電位感受性色素を用いた光計測法をラット脊髄病態モデル標本に適用して解析を行った。本年度は若齢ラットより作成したin vitro脊髄標本において低酸素負荷、脊髄外部よりの圧迫、低温曝露等のモデル病態をシミュレートし、それらに伴う脊髄シナプス反射パターン変化を解析した。
1.圧迫病変モデルにおける後根電気刺激応答
脊髄横断スライス標本において、後根の電気刺激により後角内に数百ミリ秒間持続する脱分極領域が出現した。この脱分極応答は脊髄後方からの機械的圧迫に上り減弱を示し、その減弱度は圧迫強度と相関する傾向を示した。本研究では、圧迫に伴う脊髄内興奮性の時間的空間的パターン変化を動画像として解析できたので、圧迫による脊髄内シナプス反射機能への動的な影響を明らかにしえた。また圧迫時間が数分間と短時間の場合には、圧迫解除後速やかに神経伝導障害が回復する傾向も観察しえた。
2.低酸素曝露モデルにおける脊髄内興奮伝導障害
脊髄横断スライス標本において灌流液中と平衡させたガスを高(95%)酸素から低(0%)酸素へ切り替え、脊髄内興奮伝導への影響を解析した。低酸素曝露前後において、後根電気刺激に伴う後角内脱分極パターン変化を解析することにより、低酸素曝露は単シナプス性並びに多シナプス性のニューロン間結合を抑制することを示した。

Research Products

• [Publications] 丸岩博文: "頚椎症性脊髄症に対する片開き式脊柱管拡大術の長期成績"臨床整形外科. 35・5. 411-416 (2000)
• [Publications] 丸岩博文: "頚椎症性脊髄症"Geriatric Medicine. 38・11. 1625-1628 (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・基礎集会特集号. S1672 (2000)
• [Publications] Yoshida H.: "Excitation propagation in the rat spinal cord : 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: "ニューロン活動の光学的計測法"臨床整形外科. 36・2. 200-201 (2001)
• [Publications] Okada 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/Klumer Press (in press). (2001)