頸髄損傷後の肋間筋機能回復と胸壁振動刺激リハビリテーション作用機序の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11285
• Research Institution: Ibaraki Prefectural University of Health Science
• Principal Investigator: 冨田 和秀 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (00389793)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬高 裕佳子 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助教 (20404767)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 頚髄損傷 / 脊髄半切 / 肋間筋麻痺 / 肋間筋 / α-γ連関 / 緊張性振動反射 / Tonic vibration reflex / 呼吸リハビリテーション

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、頚髄半切による一側肋間筋呼吸運動障害モデルを作成し、術後3ヵ月後の肋間神経からα-γ連関を解析する標本の作成に取り組んだ。

１）脊髄半切による肋間筋呼吸運動障害モデルの作成：成猫を用いて、脊髄の半切により一側の肋間筋に運動麻痺を惹起する呼吸運動障害モデルを作成した。手術直後、片側肋間筋の呼吸運動が消失した。術後3ヵ月間、経過を観察し、徐々に呼吸運動が回復した。

２）頚髄半切後の肋間神経のα-γ連関の回復：術後3～4ヵ月後、肋間神経からα-γ連関の記録をした。麻酔下かつ人工呼吸下で、胸髄半切ネコで損傷側の肋間神経からα運動神経線維とγ運動神経線維の活動電位を記録した。肋間筋から肋間神経を剖出し、肋間神経分枝から神経発射を記録した。下部肋間の外肋間神経ならびに内肋間神経の複合活動電位が記録できた。得られた活動電位には、振幅が大小のものが混在していた。今後、得られた活動電位から伝導速度などの解析を行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験動物を用いた肋間神経のα-γ連関を解析できる標本の作製に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

脊髄半切慢性動物の作成：脊髄半切による片側肋間筋呼吸運動障害モデルのn数を増やす。脊髄半切動物の手術後1か月間、自由行動をさせ脊髄半切による運動障害の回復程度を観察する。手術前後の呼吸機能を無拘束呼吸機能解析装置で測定し，脊髄半切後の呼吸機能回復を調べる。頸髄損傷後の1・3か月後に両側肋間筋の第1肋間から第12肋間の外肋間筋及び内肋間筋の背側部から腹側部まで針電極で運動単位を記録し，肋間筋の回復分布について調べる。

脊髄半切実験動物での肋間神経のα-γ連関の解析方法の確立：術後3～4ヵ月後、胸髄半切ネコで損傷側の下部肋間の外肋間神経ならびに内肋間神経の複合活動電位が記録する。今後、得られた活動電位から伝導速度などの解析を行う予定である。これらの解析により、脊髄損傷後に回復した肋間筋が正常な呼吸運動として獲得できているかを検証する。

脊髄損傷後の肋間筋麻痺に対する胸壁振動刺激の作用機序の解明：頚髄損傷後の麻痺した肋間筋ではα-γ連関の破綻が推察されるが、胸壁振動刺激がTonic vibration reflexを誘発する機序を解明する。

Causes of Carryover

本年度も頸髄半切による肋間筋呼吸運動障害の急性実験動物モデルの作成とその肋間神経のα-γ連関を解析できる標本の作製に取り組み、かなりの時間を要した。今後、頸髄半切前後の呼吸機能や運動機能の測定も必要であり、そのための費用を必要となったため。