The neural mechanisms of the back and the abdominal muscles in the lumbar segments related to postural control and the effects of aging

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11242
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: 丹羽 正利 杏林大学, 保健学部, 教授 (90274985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩崎 也生子 杏林大学, 保健学部, 准教授 (00515827) ; 福田 実乃里 杏林大学, 保健学部, 助教 (40827680)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 固有背筋 / 腹壁筋 / 運動ニューロン

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、老化や脳障害後に見られる体幹筋の病態を明らかにするために、姿勢制御にとって最も重要だと考えられる腰部の腹側と背側にある腹壁筋と固有背筋の脊髄神経機構を探究することが目的である。令和2年度は固有背筋運動ニューロンの逆行性標識を行った。実験には成人のWistar系ラットを用いた。イソフルラン吸入麻酔下にて、無菌的に背部の皮膚を切開し、第1腰椎からの脊髄神経前肢（腹壁筋支配枝）と後肢（固有背筋支配枝）を剖出し切断した。生理食塩水に融解させた10%Dextran-fluorescein溶液に切断神経中枢端を1時間浸した上で術創を閉じた。1週間の生存期間後、ソムノペンチルの深麻酔を投与し左心室より4%パラフォルムアルデヒド溶液にて灌流固定を行い、関連する脊髄を取り出し後固定を行った。その後、ビブラトームを用いて厚さ80μmの水平断切片を作成し、切片を蛍光顕微鏡下で観察・撮影し、標識された運動ニューロンの細胞数と細胞体断面積の計測をした。その結果、第1腰椎前枝と後枝の運動ニューロンは縦断方向に連なる連続性をもつ細胞柱を形成し、両者は脊髄内で重複はしないものの分布は異なり、前者は前角底部全体に広がるように幅広く、後者は細いという形態の特徴を有していた。両者の細胞数と細胞体断面積を比較すると、平均細胞数は、前枝の方が多い個数を示し、細胞体断面積は、両者で差は認められなかった。ヒストグラムは前枝が単峰性の分布を、後枝が2峰性の分布を示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究は、姿勢制御にとって最も重要だと考えられる腰部の腹側と背側にある腹壁筋と固有背筋の脊髄神経機構を探究することが目的である。令和2年度（1年目）は、腹壁筋と固有背筋の役割を理解するために、その運動神経核の形態と分布を解析した。その結果、第1腰髄前枝と後枝の運動ニューロンについて、各々、縦断方向に連なる連続性をもつ細胞柱を形成し、両者は脊髄内で重複はしないものの分布は異なり、前者は前角底部全体に広がるように幅広く、後者は細いという形態の特徴を有していた。両者の細胞数と細胞体断面積を比較すると、平均細胞数は、前枝の方が多い個数を示し、細胞体断面積は、両者で差は認められなかった。ヒストグラムは前枝が単峰性の分布を、後枝が2峰性の分布を示した。しかし、まだ実験数が確保できず、体系的な値や統計解析をするに至っていない。さらに解析した脊髄は水平切片で行っており、横断切片を作成し、運動ニューロンの樹状突起の脊髄内走行を解析するに至っていない。

Strategy for Future Research Activity

本研究は、姿勢制御にとって最も重要だと考えられる腰部の腹側と背側にある腹壁筋と固有背筋の脊髄神経機構を探究することが目的である。令和2年度は固有背筋運動ニューロンの逆行性標識を行った。実験には成人のWistar系ラットを用い、剖出した第1腰椎からの脊髄神経前肢（腹壁筋支配枝）、後肢（固有背筋支配枝）を切断し、生理食塩水に融解させた10%Dextran-fluorescein溶液に切断神経中枢端を1時間浸した上で、1週間の生存期間後、脊髄を取り出し後固定を行うことによって水平断切片を作成した。しかし、まだ実験数が確保できず、体系的な値や統計解析をするに至っていないため、この実験を継続する。さらに横断切片を作成し、運動ニューロンの樹状突起の脊髄内走行を解析する。その後、当初令和3年度に計画していた運動ニューロンの免疫染色標識を行う。実験には成人のWistar系ラットを用いる。脊髄におけるαとγ運動ニューロンの存在を明らかにするため、各ニューロン特異的なマーカーによる免疫組織化学染色を行う。一時抗体には抗NeuN抗体、抗Errγ抗体、二次抗体にはVECTASTAIN ABCキット（vector）を使用し、発色はDAB　Peroxidase（HRP）Substrate Kit（vector）を用いて行う。また、カウンター染色としてニッスル染色を行いマーカーを発現したニューロンの形態を確認する。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、調達方法の工夫などにより、当初計画より経費の節約ができたためである。
その使用計画は、物品費として計上する。