The causes and measures of neural toxicity induced by inhalational anesthesia exposure on the developing brain

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K10504
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 合谷木 徹 秋田大学, 医学部, 講師 (30302277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 哲 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00312702) ; 西川 俊昭 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50156048)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 幼若脳 / セボフルラン / デクスメデトミジン / プレコンディショニング / 水迷路 / 恐怖条件付けテスト / 神経毒性

Outline of Annual Research Achievements

幼若脳に対する麻酔薬暴露により、成長後の脳の変性や学習機能障害が起きることが示唆されているが、詳細な原因や防止策は不明である。麻酔薬暴露前に与えられた種々の薬物や状況（プレコンディショニング、PC）が、その後の麻酔薬暴露による神経変性に影響を与えるのかも詳細は未だ不明である。このため、本研究では、生後７日目のラットへセボフルラン暴露によるその後の影響がPCにより長期的な組織学的変化と学習機能へ及ぼす効果を検討した。
生後6日のラット腹腔内にcontrol(生食)、sham(生食)、DEX2 (デクスメデトミジン2μg/kg)、DEX20 (デクスメデトミジン20μg/kg)及び DEX200 (デクスメデトミジン200μg/kg)を投与した。翌生後7日目にセボフルラン3%と酸素30％で4時間吸入させた。sham群は7日目の暴露を酸素30％のみで行った。4時間後ケ－ジに戻し、暴露3週目に水迷路を連続4日間学習させ、暴露5週目にフィアコンディショニングテスト、再度6週目にフィアコンディショニングテストと3日間の水迷路を行った。評価後、脳を採取してNeuN染色を行い海馬CA1と大脳皮質の単位面積あたりの正常細胞数を計測した。
3週後の水迷路では、到達までの時間、距離ともに学習効果がみられたが各群での差はなかった。6週後の水迷路でも、群間差は見られなかった。プローベトライアルでは、DEX20で1/4占有率が増加した。フィアコンディショニングテストでは、DEX2とDEX20群でcuedとcontextualともにコントロールに比べ増加した。大脳皮質と海馬CA1の正常細胞数は、sham群が多く、DEX群ではコントロール群に比べ増加していた。
この実験結果により、デクスメデトミジン投与によるプレコンディショニングはその後のセボフルラン暴露による認知機能への影響を改善させることが示唆された。