ストレスによる機能性胃腸症の発症メカニズム解明とイメージングバイオマーカーの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K09362
• Research Institution: BIWAKO PROFESSIONAL UNIVERSITY OF REHABILITATION
• Principal Investigator: 田中 弘一郎 びわこリハビリテーション専門職大学, リハビリテーション学部, 教授 (00171752)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉岡 芳親 大阪大学, 生命機能研究科, 特任教授(常勤) (00174897)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ストレス / 脳腸相関 / 機能性胃腸症 / 超高磁場機能的MRI / イメージングバイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、①迷走神経系を介した脳と腸管の相互作用（脳腸相関）を超高磁場機能的MRI（fMRI）を用いてリアルタイムかつ非侵襲的に可視化するマイクロイメージング法を開発し、②開発した機能評価法を用いてストレス負荷で発症する機能性胃腸症（FD:functional dyspepsia）の発症メカニズムを解明するための研究基盤を確立することを目的としている。
今年度は、超高磁場(11.7T)fMRIを用いたマイクロイメージング法の開発、およびこれらを用いた異なるストレスモデルにおける脳神経賦活部位の可視化を試みた。
１．脳神経活動を高感度かつ高解像度でマイクロイメージングするため、（1）Mn2＋を用いた超高磁場fMRI、および（2）鉄を含むナノ磁性体粒子用いた超高磁場fMRI（CE-fBVI: contrast enhanced functional blood volume imasing）の開発を行い、その測定条件を確立しつつある。
２．ストレスモデルとして（1）急性ストレスモデルである拘束ストレス負荷マウス、（2）慢性ストレスモデルである慢性予測不能軽度ストレス（CUMS:Chronic Unpredictable Mild Stress）負荷マウスと社会的敗北ストレス（SDS:Social Defeat Stress）負荷マウスを用いて、上記のMn2＋超高磁場fMRIを行った。その結果、一部のストレス負荷マウスで機能性胃腸症に関連する摂食行動に関与する視床下部に神経活動の亢進がみられた。また、上記ストレス負荷による脳の各領域の神経活動について現在解析中である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

１．ストレス負荷時の脳神経活動を可視化する超高磁場fMRIによるマイクロイメージングの開発に時間を要している。視床下部における神経活動の可視化は可能になりつつあるが、拘束ストレス負荷時に遺伝子レベルで得られている延髄での神経活動の可視化については現在解析中である。
２．2020年度は新型コロナウイルス感染症の拡大に伴う研究計画変更および活動拠点の異動のため研究活動が制限された。そのため、2021年度まで研究期間を再延長した。

Strategy for Future Research Activity

１．開発した超高磁場fMRIを用いて、各ストレス負荷時における脳の各領域の神経活動を解析し、変化の見られる部位に焦点を当てて、さらに詳細な検討を行う。
２．各種ストレス負荷時における脳神経活動とストレス疾患である機能性胃腸症の特徴である消化管運動および摂食行動との関連を解析することにより、ストレス負荷時の脳腸相関について検討する。
３．消化管運動および摂食行動に関与するグレリンの効果を超高磁場fMRIで可視化する。
４．迷走神経切離などの上記項目への効果から、ストレスおよび機能性胃腸症と迷走神経との関連性を明らかにする。
５．上記の結果から、ストレスによる機能性胃腸症の新規イメージングマーカーを検討する。

Causes of Carryover

理由：新型コロナウイルス感染症の拡大に伴う研究計画変更のため。
使用計画：これまで確立した超高磁場機能的MRIを用いて研究計画を遂行するため、集中的に助成金を使用する。