2015 Fiscal Year Research-status Report
脊髄損傷部に移植された嗅粘膜由来幹細胞の機能獲得の研究
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15K01378
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| Research Institution | Ibaraki Prefectural University of Health Science |
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Principal Investigator |
佐々木 誠一 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (50153987)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 和秀 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (00389793)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 脊髄 / 半切 / 嗅粘膜上皮細胞 / 呼吸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
麻酔下の動物の脊髄を頸髄のレベルで半切し3か月後の半切側での横隔膜の回復を調べた。脊髄を半切し3か月後に再度、ネンブタール麻酔し、自発呼吸下で食道内圧の陰性圧を吸息相の指標とした。開腹し双極針電極を半切側の横隔膜へ刺入して単一運動単位の発射活動を記録した。半切側の横隔膜は目視でも良く収縮しているのが観察できた。運動単位の発射は吸息相で発射活動が見られ呼息相で発射が停止した。半切側運動単位の発射活動様式は正常側と同様な活動が見られたことより半切側の横隔膜運動機能は正常側とほぼ同程度に回復したことが分かった。食道内圧の陰性圧の開始時点を吸息相の開始時点として運動単位の発射活動の開始時点との時間差を調べると運動単位によって発射活動の開始時点に差が認められた。ヘンネマンのサイズの原理によると小型の運動ニューロンは運動出力の弱い時から活動を開始し、徐々に出力が強くなるにしたがって中型から大型の運動ニューロンが参加することが報告されている。脊髄を半切し3か月後に横隔膜の運動単位の発射活動は正常とほぼ同様な活動が認められたが個々の運動単位によって活動電位の発射開始に差が認められたことは横隔神経運動ニューロンへの呼吸性入力が脊髄半切によって遮断され、3か月後にシナプス入力が回復する時にも正常と同じように小型運動ニューロンから大型運動ニューロンへと参加の序列があることが示唆された。
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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年度中に臭粘膜上皮細胞の移植を行う計画であったがネコの嗅粘膜上皮細胞は収率が悪く採取して移植するには量的に不十分であることが分かった。移植に際して嗅粘膜上皮細胞の量を確保するためのも培養することが必要であることが分かった。麻酔下の動物の脊髄を頸髄のレベルで半切し3か月後の半切側での横隔膜の回復を調べる実験手法は脊髄損傷後の機能回復を調べる良い実験系であることが分かった。自発呼吸下で食道内圧の陰性圧を吸息相の指標とした。開腹し双極針電極を半切側の横隔膜へ刺入して単一運動単位の発射活動を記録できた。半切側運動単位の発射活動様式は正常側と同様な活動が見られたことより半切側の横隔膜運動機能は正常側とほぼ同程度に回復したことが分かった。また半切後の運動機能回復の評価について呼吸運動が回復するということではなくどのようなシナプス入力が、大きさの異なる横隔神経運動ニューロンで回復するのかについて解析する必要があることが分かった。小型の横隔神経運動ニューロンは細い軸索を持ち、大型の小型の横隔神経運動ニューロンは太い軸索を持つことが報告されているので頸部と胸部の2か所で電極を設置し記録された単一運動単位の軸索伝導速度を計測した。小型の運動ニューロンは比較的吸息相の早い時点から発射活動が認められ、大型の運動ニューロンは遅い時点で発射活動がある傾向があった。正常の横隔神経運動ニューロンではサイズの原理が認められるが半切後の機能回復サイズの原理に従ってシナプス入力が回復する可能性があることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画全体について特に変更はない。当初、採取した細胞を直接移植する予定であったが移植するネコの嗅粘膜上皮細胞の量がすくないため採取した細胞の培養を試みて臭粘膜上皮細胞を増殖させて半切部に移植する予定である。平成27年度の研究成果により脊髄損傷後の機能回復について評価する現象を詳細に検討する必要があることが分かった。正常ネコでは延髄呼吸中枢の下行性軸索は横隔神経核のレベルで正中を超えて対側の横隔神経核に軸索を延ばすことが知られているので脊髄の半切後に観察される呼吸機能回復がどのような神経回路の可塑的な変化で生じたのか詳細に調べる必要がある。脊髄半切後3か月経過すると横隔膜の運動単位は発射活動を回復させるが、大きさの異なる運動ニューロンにどのようにシナプス入力が回復するのかを調べる必要があることが分かった。平成28度は半切後の呼吸機能回復についてサイズの原理に従うかどうかをより詳細に解明するために単一運動単位の伝導速度を計測した例数を増やす予定である。また、延髄呼吸中枢からのシナプス入力について、吸気に二酸化炭素ガスを負荷し、二酸化炭素濃度によって活動が変化するかどうかを調べる予定である。嗅粘膜上皮細胞を移植した動物でサイズの異なる運動ニューロンにどのようなシナプス入力が回復するかを調べる予定である。また、脊髄損傷後の機能回復の評価につて呼吸と関連ある呼息時の腹壁筋活動、いきみなどの腹圧上昇など他の機能についても解析する予定である。
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| Causes of Carryover |
申請時に新規に購入する予定であったデータ収録システムは共用の機器が使用できることが分かったので平成27年度購入を取りやめた。しかしながら解析ソフトウエアが古いバージョンであったので最新バージョンのソフトウエアを購入する予定であったがコンピューターの最新システムソフトウエアへの対応が遅れていたので平成28年度にシステムソフトウエアへの対応ができ次第購入することにした。このため平成28年度に使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
購入予定の解析ソフトウエアはコンピューターの最新システムソフトウエアへの対応が完了し、データ収録システムの最新バージョンのソフトウエアを購入する予定である。
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Research Products
(2 results)
