The influence of microbiota to neurotoxicity of general anesthesia for developing brain

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17786
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 茶木 友浩 札幌医科大学, 医学部, 助教 (30758701)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 麻酔薬神経毒性 / 腸内細菌叢 / 脳腸相関 / 糞便細菌叢移植 / BDNF / アポトーシス / ミクログリア

Outline of Annual Research Achievements

麻酔薬曝露が引き起こす幼若脳麻酔薬神経毒性に対して、糞便細菌移植による介入を行い、その効果を検証した。生後21日の糞便サンプルを用いた細菌叢解析の結果、Firmicutes門に属するRuminococcusが、糞便細菌叢移植群で増加していることが明らかとなった。Ruminococcusは酪酸産生菌として認知されており、糞便サンプル中の酪酸濃度も増加していた。また、海馬のヒストンを抽出し、ヒストンアセチル化の定量を行ったところ、H3、H4のヒストンアセチル化が糞便細菌叢移植群で亢進していた。糞便細菌叢移植群の海馬では、脳由来神経栄養因子（BDNF）の遺伝子発現量増加、神経細胞アポトーシス誘導遺伝子発現量低下、アポトーシス抑制遺伝子発現量増加が生じており、それらを反映するように、TUNEL陽性アポトーシス細胞減少、ミクログリア細胞数減少が認められた。また、神経毒性の表現系である空間学習能力においても、糞便細菌叢移植群で改善が認められた。
本研究の結果から、幼若脳麻酔薬神経毒性に対して、腸内細菌叢に対する介入（プロバイオティックス、プレバイオティックス）が治療法となり得る可能性を見出すことができた。しかし、本研究の欠点として、糞便細菌移植という臨床応用困難な介入方法を採用していることが挙げられる。今後の研究課題として、経口摂取や静脈内投与など、実臨床に応用可能な介入方法の効果を検証し、臨床研究への橋渡しとする計画である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予定されていた実験内容はほぼ終了し、ほぼ望まれた結果を得ることができた。2023年度はこれら実験結果をまとめ、学会発表や論文発表を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

本研究計画で予定していた実験はほぼ終了した形である。今後は、3年間で得られた結果をまとめ、国内・国際学会発表、論文発表を行う予定である。また、本研究を通して新たに生じた課題をクリアするために、新たな実験計画を練る段階であると考える。

Causes of Carryover

ほぼ請求額通りの使用を行った。