脊髄電気刺激併用運動療法が損傷脊髄の機能回復を促進する分子生物学的メカニズム

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K18515
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小早川 和 九州大学, 大学病院, 助教 (40772322)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 脊髄損傷 / リハビリテーション / 脊髄電気刺激 / シナプス

Outline of Annual Research Achievements

損傷脊髄後の脊髄電気刺激併用トレーニングが機能回復に与える効果を網羅的に解析するため、脊髄半切4日後から脊髄電気刺激療法のみ行う群、脊髄電気刺激と歩行トレーニングを併用する群、脊髄半切後介入を行わないコントロール群を作成し、脊髄のRNA-Seqを行なった。有意な変化が見られた遺伝子のGO term解析、クラスタリング、 pathway 解析を行い、この脊髄損傷後の硬膜外脊髄電気刺激によって生じた遺伝子発現変化の病態上の意義を探索した。脊髄半切後一回のみ脊髄電気刺激を行う群では、 positive regulation of neuron differentiation, positive regulation of neurogenesis等のGO-termに含まれる遺伝子等78の遺伝子発現が刺激なし群に比して優位に増加していた。脊髄半切後に電気刺激と歩行訓練の併用を1週間継続すると、neuron differentiationに加え、neuron projection development, axonogenesis, synapse, myelinationなど軸索および髄鞘の再生促進を示唆するGO-termに含まれる遺伝子群が増加していた。さらに、電気刺激が遺伝子発現に与える影響と運動機能回復の関係を調査するため、マウス第５頸髄レベルで脊髄を半切し、継続的に硬膜外電気刺激を2週間継続したところ、BMSによる下肢運動機能スコア、Finger motion scoring, Forelimb motion scoring, Grip strengthにおいて回復が促進された。運動機能の改善が見られた刺激開始２週後において、神経活動性の指標であるc-Fosの発現が増加していた。また、刺激開始後2週時点においてポストシナプス蛋白の発現増加を認めた。

Research Products

• [Journal Article] Incidence and risk factors of pneumonia following acute traumatic cervical spinal cord injury (2022)
  • Author(s): Hayashi Tetsuo、Fujiwara Yuichi、Kawano Osamu、Yamamoto Yuzo、Kubota Kensuke、Sakai Hiroaki、Masuda Muneaki、Morishita Yuichiro、Kobayakawa Kazu、Yokota Kazuya、Kaneyama Hironari、Maeda Takeshi
  • Journal Title: The Journal of Spinal Cord Medicine Volume: 2 Pages: 1～7
  • DOI: 10.1080/10790268.2022.2027323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 特集 脊髄損傷の治療アップデート 脊髄損傷急性期の血糖管理の重要性-機能予後改善の観点から- (2022)
  • Author(s): 小早川 和、幸 博和、岡田 誠司、河野 修、前田 健、中島 康晴
  • Journal Title: 関節外科 基礎と臨床 Volume: 41 Pages: 289～293
  • DOI: 10.18885/JJS.0000000921
• [Journal Article] Epidural Fat Tissue is More Effective for Scar Prevention Than Conventional Subcutaneous Fat Grafting After Laminectomy in a Mouse Model (2021)
  • Author(s): Hata Kazuhiro、Kobayakawa Kazu、Saiwai Hirokazu、Tamaru Tetsuya、Iura Hirotaka、Haruta Yohei、Ono Gentarou、Kitade Kazuki、Maeda Takeshi、Nakashima Yasuharu、Okada Seiji
  • Journal Title: Spine Volume: Publish Ahead of Print Pages: N/A
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000004281
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Significance of the neurological level of injury as a prognostic predictor for motor complete cervical spinal cord injury patients (2021)
  • Author(s): Kawano Osamu、Maeda Takeshi、Sakai Hiroaki、Masuda Muneaki、Morishita Yuichiro、Hayashi Tetsuo、Kubota Kensuke、Kobayakawa Kazu、Yokota Kazuya、Kaneyama Hironari
  • Journal Title: The Journal of Spinal Cord Medicine Volume: 8 Pages: 1～7
  • DOI: 10.1080/10790268.2021.1903139
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A method for predicting the location of dural attachment of spinal meningioma: tumor attachment angle (2021)
  • Author(s): Kobayakawa K, Maeda T, Kawano O, Sakai H, Masuda M, Morishita Y, Hayashi T, Kubota K, Yokota K, Kaneyama H, Saiwai H, Iida K, Matsushita A, Kawaguchi K, Matsumoto Y, Nakashima Y
  • Organizer: 13th Combined meeting of Asia Pacific Spine Society & Asia Pacific Orthopaedic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脊髄損傷の病態解明と新規治療法の開発 (2021)
  • Author(s): 小早川 和, 岡田 誠司, 幸 博和, 田丸 哲弥, 井浦 広貴, 春田 陽平, 小野 玄太郎, 北出 一季, 前田 健, 中島 康晴
  • Organizer: 第56回日本脊髄障害医学会
• [Presentation] IRF8を介した末梢血単球由来マクロファージの脊髄内求心性遊走は脊髄損傷後の運動機能回復を促進する (2021)
  • Author(s): 小早川和, 岡田誠司, 久保田健介, 松本嘉寛, 中島康晴, 横田和也, 林哲生, 森下雄一郎, 益田宗彰, 播广谷 勝三, 坂井宏旭, 河野修, 前田健
  • Organizer: 第50回日本脊椎脊髄病学会学術集会