糖尿病罹患による呼吸システムへの影響

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19848
• Research Institution: University of Tokyo Health Sciences
• Principal Investigator: 生友 聖子 東京医療学院大学, 保健医療学部, 助教 (90515884)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 糖尿病 / 横隔神経 / 横隔膜

Outline of Annual Research Achievements

臨床現場において、糖尿病患者の運動耐容能が低下することはよく知られており、その原因は、微小血管障害や骨格筋の代謝障害によるものだと考えられてきた。しかしながら、運動耐容能に影響する因子の1つである呼吸機能障害による影響については検討されてこなかった。そこで我々は、糖尿病性ニューロパチーによって横隔神経が損傷している可能性に着目し、現在までに、横隔神経運動ニューロンの逆光標識及び横隔膜の運動単位電位の電気生理学的解析から、横隔神経に何らかの損傷が生じている可能性を明らかにしている。この結果
は、糖尿病に関連して呼吸運動を制御するシステムに何らかの異常が生じている可能性を示唆している。これを明らかにするため、令和２年度は、令和元年度に続き、横隔膜及び横隔神経の形態学的解析を行い、不足していた対象数を増やし、呼吸器システムの出力系の状態について更に検討を重ねた。
対象には1型糖尿病ラットを用いた。1型糖尿病発症後、22週間の生存期間を置いた後に横隔神経及び横隔膜を摘出し、実験に供した。横隔神経は、後固定ののちEpon包埋を行い、厚さ1μmの切片を作成してトルイジンブルー染色を行い、横隔神経の軸索・ミエリン鞘の面積を測定した結果、糖尿病群では軸索の減少と断面積の萎縮がみとめられた。また、α-bungarotoxin、抗Neurofilament抗体、抗Synaptophysin抗体を用いた神経筋接合部の免疫組織化学染色では、糖尿病群においてACh受容体と神経終末の局在が一部、乖離している様子が見られた。これらは、糖尿病性ニューロパチーによる横隔神経の障害を示唆していると考えられる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴う感染対策の為、実験計画に遅れが生じている。神経筋接合部の観察の為にホールマウントした横隔膜を観察する為の顕微鏡や電気生理学的解析の為の設備などについては他施設の設備を利用しているが、感染対策の為、これらを利用した実験計画が順調に進まず、実験計画が遅延している。

Strategy for Future Research Activity

昨年度取り組めなかった、内外肋間筋の筋紡錘をHE染色にて、内外肋間筋の神経筋接合部をα-bungarotoxin、抗Neurofilament抗体、抗Synaptophysin抗体を用いた免疫染色、また、肺組織の迷走神経受容器を抗Neurofilament抗体を用いた免疫戦染色でそれぞれ形態学的に観察、解析する。また、横隔膜の収縮特性についての電気生理学的解析を進めていく。

Causes of Carryover

実験計画の遅れにより、予定していた物品の購入を行わなかった。また、計画の遅れにより学会発表を行うことができず、学会事態もリモート開催となったため、旅費が発生しなかった。