麻酔薬・鎮痛薬の神経発達に及ぼす影響の検討

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K08848
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 麻生 知寿 群馬大学, 大学院医学系研究科, 講師 (40436308)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 麻酔薬 / 鎮静薬 / 神経突起

Outline of Annual Research Achievements

成長発達段階の麻酔薬や鎮静薬の神経系へ及ぼす作用としては、神経細胞のアポトーシスの増加やニューロン退縮などが考えられており、これまでに実験幼若動物（マウス、 ラット、サルなど）での実験結果が報告されている。特に小児において多数の麻酔経験や長期間の鎮静後に発達や学習に障害が起こりえることが知られており、主に中枢神経のニューロンにおいて研究・解析が進められている。成長期の神経回路の形成には神経突起の伸長が重要な役割を果たすと考えられる。麻酔薬など外因性の物質が神経回路の形成に及ぼす影響についてはあまり解析されていない。乳幼児・小児では適切な鎮静鎮痛が手術だけでなく検査などの場面でも重要であり今後も臨床で必要とされる場面の増加が予想される。麻酔薬や鎮痛薬の長期的な影響について検討しより安全な麻酔薬・鎮痛薬の使用法を確立することは重要である。
本研究の目的は、成長期の神経発達への薬剤の影響を解析することである。成長発達に大きな影響を与えない使用頻度や薬剤の種類やその組み合わせなど、臨床で推奨される麻酔薬や鎮痛薬の使用方法をみつけることである。 第一段階として、神経伸長に関わる神経突起に麻酔薬や鎮痛薬の作用部（受容体） が存在するかを確認する。神経突起伸張の観察可能な神経培養細胞を各種受容体の抗体を用いて免疫染色を行い、受容体の発現の有無を観察する。また、麻酔 薬・鎮痛薬による細胞内シグネル伝達の変化を解析し、実際に麻酔薬・鎮痛薬が薬理学的作用を及ぼしているかを確認する。第二段階としてはどの麻酔薬・鎮痛 薬投与が実際に神経突起の形態学的変化をもたらすかを解析することである。具体的には、培養細胞において神経突起の伸長長、伸長速度、神経成長円錐先端の崩壊頻度を計測する。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

培養細胞の神経突起部における各種受容体の発現状態の確認を行った。有精卵を孵卵器で10日間孵化し実体顕微鏡下に脊髄後根神経節を採取、BPE添加F12培地で20時間共培養を行い、20時間後に観察し細胞体や神経突起の観察を行っている。カンナビノイド受容体の作動薬(2-AG、AEA、合成薬）は神経伸張を阻害し退縮・成長円錐崩壊を促進することが確認され、その作用は受容体拮抗薬で拮抗されることがわかった。その他の薬剤では薬剤投与により培養維持が困難なことが多く、投与濃度の自体の再検討を行っている。
また、神経突起上に麻酔薬・鎮痛薬が結合すると想定されている各受容体（GABA受容体、グリシン受容体、グルタミン酸受容体、NMDA受容体、オピオイド受容体、カンナビノイド受容体、アセチルコリン受容体）の発現を免疫染色も用いて確認を行っているが、安定的な結果は得られていない。

Strategy for Future Research Activity

引き続き各薬剤の神経伸張を阻害し退縮・成長円錐崩壊に対する影響を確認する。投与濃度についての予備実験を行い、安定的な培養条件を検討する。記録には、自動焦点補正タイムラップスビデオシステムを用いて効率化を図る。神経突起上の受容体発現について、安定的な発現を確認するために条件や検出方法を検討している。また、免疫染色用抗体の変更も検討する。発現が確認された受容体については、それぞれの作用薬・拮抗 薬を用いて神経細胞突起の伸張・退縮、成長円錐崩壊の頻度を計測する。

Causes of Carryover

神経突起上の受容体発現について、安定的な発現の難渋しており、当初の研究計画から遅延している状況である。
安定的な発言を確認するために条件や検出方法を検討し、抗体や条件、検出方法の変更を行っていく予定である。