2015 Fiscal Year Annual Research Report
脳梗塞からの回復過程における神経回路機能再編と運動負荷および運動制限の役割解明
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15H03046
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
石橋 仁 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (50311874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江藤 圭 生理学研究所, 基盤神経科学領域, 助教 (30545257)
秋田 久直 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (70118777)
小島 史章 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (30550545)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生理学 / 神経科学 / 脳・神経 / リハビリテーション科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳卒中は脳梗塞や脳出血などの脳血管傷害による疾患であり、言語障害、運動障害など多様な神経症状を伴う。これらの症状に対してリハビリテーションが行われるが、旧来のリハビリテーションアプローチは、脳卒中後の残存機能による代償手段の獲得が中心であり、いったん失われた機能は元に戻らないことを前庭に行われていた。一方、最近のイメージング技術の発展に伴って、適切なリハビリテーションによって、脳神経回路が再編成されて機能が回復することが示唆されている。しかし、その回復メカニズムは分かっていない。そこで、本研究では、脳梗塞モデル動物を用い、大脳皮質に生じた脳梗塞によって生じる神経回路再編成とそのメカニズムを解明すると共に、それに対する運動負荷および運動抑制の効果を検討して、リハビリテーションによる機能回復と脳神経回路機能再編成との連関を明らかにすることを目的としている。
そこで、平成２７年度はモデル動物を安定して作成する方法、すなわちモデルの確立を目的として研究を遂行した。まず当初の計画通りローズベンガルを用いた方法で脳梗塞モデルラットの作成を試みたが、梗塞の大きさが安定しないことなどからこの方法を断念した。なお、脳梗塞が形成されている場合にはシリンダーテストを用いて運動機能試験を行えることがわかった。そこで、次に強力な血管収縮作用を有するエンドセリンを大脳皮質内に微量注入する方法に切り換えたところ、安定して脳梗塞が出来ることがわかり現在このモデルの特性を検討しているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画では、平成２７年度はローズベンガルを用いて大脳皮質に局所脳梗塞を安定して作成する方法を確立する予定であった。そこで、まずローズベンガル(10～100 mg/kg)を腹腔内に投与して、右大脳皮質運動野に頭蓋骨上から緑色光を照射した。光照射から１週間後、シリンダーテストを用いて前肢機能試験を行い、光照射部位とは対側となる左前肢の使用率について右前肢の使用率と比較した。しかし、左前肢使用率のばらつきが大きく一定の傾向は認められなかった。シリンダーテスト後、ＴＴＣ染色を行って脳梗塞領域を可視化したが、梗塞領域のサイズに統一性がなく、梗塞領域が全く無いものや梗塞領域が視床にまで達するものがあった。これは、ローズベンガルの脳内濃度が不明な点だけでなく、照射する光の強さや光の拡散が安定しなかったためではないかと考えられた。このため、ローズベンガルを腹腔に投与する方法では安定した脳梗塞を作成することが困難であると判断した。そこで、尾静脈からローズベンガルを投与し、同様な検討を行ったが、脳梗塞領域が大きすぎるなど、局所脳梗塞を作成するという当初の目的が達成できない可能性が示唆されたので、脳梗塞作成方法を変更することとした。
強力な血管収縮作用を有するエンドセリンを右大脳皮質運動野に微量注入し、脳梗塞が安定して作成出来るか否か検討したところ、ローズベンガルの場合と比較して、より局所的に安定して脳梗塞ができることがわかった。今後はまずこのモデルの運動機能の評価法について検討を行うとともに、梗塞後の神経回路再編について検討を行いたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度の検討から、ローズベンガルを用いた方法ではなく、エンドセリンを大脳皮質内に直接投与することによって局所脳梗塞を作成できることが明らかとなったので、平成28年度以降はまずエンドセリンの投与方法（至適投与量、至適投与濃度や投与スピード等）を検討し、その後脳梗塞と運動機能の関係について検討を行う。運動機能テストに関しては、シリンダーテストやロータロッドテストを用いて、運動機能障害の程度と脳梗塞の程度に関連があるか否か明らかにする。また、脳梗塞による神経細胞の活動変化を検討するため、c-fos 等の発現を検討することにより、局所脳梗塞により活動が活発になる領域や逆に活動が低下する領域の検討を行う。これらの検討を基に、脳梗塞後の運動機能変化に関する責任脳部位を明らかにし、組織化学的検討、生化学的検討や電気生理学的検討を行って当該部位で生じている神経回路機能の変化について検討する。なお、電気生理学的検討では、まずフィールドポテンシャルを記録して、神経回路の応答性を明らかにするとともに、パッチクランプ法を用い、a）第Ⅰ～Ⅵ層それぞれのニューロンの静止電位と発火パターン、b）視床からの入力形式（大脳皮質 Ⅳ層）と皮質間入力形式（大脳皮質 Ⅱ／Ⅲ層）、c）フィードフォワード抑制、d）入力 vs 出力関係（大脳皮質 Ⅴ層）、e）細胞内 Cl- イオン濃度の変化、について検討する。これらの検討に基づいて、神経機能再編のより詳細なメカニズムについて解明したいと考えている。
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[Journal Article] Effect of rovatirelin, a novel thyrotropin-releasing hormone analog, on the central noradrenergic system.2015
Author(s)
Ijiro T, Nakamura K, Ogata M, Inada H, Kiguchi S, Maruyama K, Nabekura J, Kobayashi M, Ishibashi H.
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Journal Title
European Journal of Pharmacology
Volume: 761
Pages: 413-422
DOI
Peer Reviewed
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