2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25250008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
柿田 明美 新潟大学, 脳研究所, 教授 (80281012)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 幸彦 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40283014)
北浦 弘樹 新潟大学, 脳研究所, 助教 (80401769)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 神経病理学 / てんかん / 脳神経疾患 / 神経回路 / 細胞病理学 |
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| Research Abstract |
神経細胞が高度に脱落する病態でありながら，なぜ異常な神経興奮が惹起され得るのか？内側側頭葉てんかん患者の代表的病態である海馬硬化症においては，この命題はいわば古典的パラドクスとでも呼ぶべきなぞであった．本研究は，この命題に対する明確な“解”を提供し，本症候群に対する新たな外科的治療戦略の開発に向けた重要な基礎的知見を提供することを目的とする．その研究ストラテジーの柱は，外科的に切除された生鮮脳組織を培養し光学的イメージング法でみる時空間的興奮動態の解析である．
内側側頭葉てんかん患者に対する外科手術により採取された海馬を対象とした．生鮮脳スライス標本を作製し，生理学的解析（フラビン蛍光イメージング，細胞外電場電位測定）を行い，神経興奮の時空間的伝播パターンを解析した．また組織学的解析（Timm染色，免疫組織化学）を行い，生理学的知見と関連する神経回路網やシナプスの異常についての解析を進めた．
当該年度に実施した研究により、我々は、海馬硬化症ではその進行度によって異なる２つのてんかん原性機序が存在することを見出した。すなわち、Watson Grade IV相当以上の重度の海馬硬化症では、歯状回顆粒細胞において苔上線維の異常発芽による反響回路の形成が生じていることが示唆された。一方、Watson Grade 0-III相当の比較的軽度（早期）の海馬硬化症では、海馬支脚における神経細胞の興奮性増強が主体となっていると思われた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
内側側頭葉てんかん患者に対する外科手術により採取された海馬を対象とし，生鮮脳スライス標本を作製し，生理学的解析（フラビン蛍光イメージング，細胞外電場電位測定，パッチクランプ）を行い，神経興奮の時空間的伝播パターンの解析を進めた．パッチクランプでヒト大脳皮質神経細胞ならびにdysmorphic neuronやballoon cellのaction potentialを検出すべく、実験条件を工夫しつつ解析を進めた。海馬硬化症においては、特定の部位から神経活動が開始され、歯状回を巻き込んだ異常回路網が形成されている可能性を見出し、その現象の恒常性を確認すべく解析を進めている。また，スライスを固定し組織学的解析（Timm染色，免疫組織化学）を行い，生理学的知見と関連する神経回路網やシナプスの異常についての解析を進めた．
我々がヒト脳組織で初めてシグナルを検出することが可能となったフラビン蛍光イメージング法は、ミトコンドリア内の自家蛍光変化を画像化するものである。神経活動によく相関し、空間解像度に優れている。摘出された海馬組織を直ちに氷冷人工脳脊髄液中に入れ、500um厚の脳スライス標本を作製してincubateした。スライス上を電気刺激し、惹起された神経活動を同法により解析した。また、スライスを作製した鏡面の組織標本を作製し、病理組織学的解析を行った。これにより、てんかん病巣における機能異常、すなわち神経回路レベルでの異常活動を解析するとともに、これに形態変化を対比して、病態形成機序を検討することが可能となった。
海馬硬化症ではその進行度によって異なる２つのてんかん原性機序が存在する可能性を見出した。今後、症例を蓄積し、データを整理することにより、当初の研究目的を達成しうると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は当該疾患患者が外科手術を受ける際、その切除された脳組織の一部を用いて解析を進めるものである。従って、実験スケジュールを研究者側の都合で設定できるわけではなく、年次をまたいで症例の蓄積を待たなければならない。その意味で、前年度に実施してきた研究内容を継承しつつ、より有効な効果が得られるよう工夫しつつ、個々の症例を解析していくものである。具体的には以下の計画を進める。内側側頭葉てんかん患者に対する外科手術により採取された海馬を対象に，生鮮脳スライス標本を作製し，生理学的解析（フラビン蛍光イメージング，細胞外電場電位測定，パッチクランプ）を行い，神経興奮の時空間的伝播パターンを解析する．その後，スライスを固定し組織学的解析（Timm染色，免疫組織化学）を行い，生理学的知見と関連する神経回路網やシナプスの異常についての解析を進める．
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Electrocorticographic-histopathologic correlations implying epileptogenicity of dysembryoplastic neuroepithelial tumor (DNT).2013
Author(s)
Kagawa K, Iida K, Kakita A, Katagiri M, Nishimoto T, Hashizume A, Kiura Y, Hanaya R, Sugiyama K, Arihiro K, Arita K, Kurisu K
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Journal Title
Neurol Med Chir (Tokyo)
Volume: 53
Pages: 676-687
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Suppressed expression of autophagosomal protein LC3 in cortical tubers of tuberous sclerosis complex.2013
Author(s)
Miyahara H, Natsumeda M, Shiga A, Aoki H, Toyoshima Y, Zheng Y, Takeuchi R, Murakami H, Masuda H, Kameyama S, Izumi T, Fujii Y, Takahashi H, Kakita A
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Journal Title
Brain Pathol
Volume: 23
Pages: 254-262
DOI
Peer Reviewed
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