脊髄虚血に対するナノバブル発生技術を応用した脊髄液酸素化による脊髄保護法の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26670615
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 秋山 正年 東北大学, 大学病院, 講師 (80526450)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本吉 直孝 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 非常勤講師 (40375093) ; 齋木 佳克 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50372298) ; 熊谷 紀一郎 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80396564)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 胸腹部大動脈瘤 / 対麻痺 / ナノバブル / 髄液酸素化 / 脊髄虚血

Outline of Annual Research Achievements

本研究は胸腹部大動脈瘤手術の最も重篤な合併症である対麻痺に対する脊髄保護法に関するものである。脊髄虚血中に髄液中の酸素飽和度が低下することはこれまでに報告されているが、これは脊髄組織が髄液中の酸素を消費するのではないかという仮説を立て、さらに髄液中の酸素飽和度を上昇させることが出来れば、脊髄虚血に伴う低酸素状態を回避できるのではないかと仮説を立てた。髄液中の酸素飽和度を上昇させる方法として、我々が着目したのがナノバブル発生装置であり、これを用いることで、生体内で投与しても気泡化せず、通常よりも高い酸素飽和度を示す液体が産生可能となる。
研究の第一段階としてナノバブル発生装置を用いた過飽和酸素化人工髄液の作成に着手した。人工髄液に対して、ナノバブル発生前後での酸素飽和度を測定した結果、発生前は平均180mmHgであったものが、発生後は平均780mmHgまで上昇していることが確認された。これは松木らの先行論文の実証を行ったこととなり、改めてナノバブルの有用性と今後の可能性を確認するものであった。
次の段階ではウサギの髄液中にこの酸素化人工髄液を持続注入する動物モデル作成に取り掛かった。ウサギの髄腔内に細径カテーテルを留置し、酸素化人工髄液を注入した。当初は24時間かけて注入していたが、酸素飽和度の上昇が不十分であることがわかり、1時間急速注入モデルを作成した。このモデルでは1時間注入後の髄液酸素飽和度が約350mmHgまで上昇しており、髄液圧の上昇は見られたが、明らかな神経学的合併症は認めておらず、許容される範囲の侵襲と判断した。
現段階は髄液酸素化群と髄液酸非素化群に対する15分脊髄虚血モデルを作成しており、群間比較を試みている段階であり、当初の予定より前倒しで実験が進行している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

実験計画では初年度は脊髄酸素化動物モデルの作成までを目標としており、初年度の目標はすでに達成され、次のステップまで移行していると考えている。酸素化人工髄液投与モデルに対する15分脊髄虚血では今のところ、対麻痺の発生を認めていないが、コントロール群の作成や適切な群間比較の設定、外部環境の統一などに時間を取られており、まだ実際の群間比較はモデル作成が開始されたばかりである。次年度はこの群間比較を施行し、ウサギにおいて髄液酸素化された個体の脊髄虚血耐用能の評価を進めていく。

Strategy for Future Research Activity

前述した通り、２年度目はウサギにおける髄液酸素化個体の脊髄虚血耐用能の証明を行っていく。また、15分脊髄虚血モデルのみならず、20分、30分など虚血耐用時間がどれくらいあるのかを合わせて検討していき、実臨床に導入する際の基礎データを採取していく予定である。また、年度後半はウサギのみならずビーグルやブタなどの大型動物の実験に向けて、器材の選定やより安全性を重視した実験計画の作成に着手する予定である。特に大型動物の実験で着目しているのは、既存の髄液ドレナージと酸素化人工髄液注入の併用が可能となるか、について有効性と安全性のバランスに優れた方策を綿密に考察したいと考えている。

Causes of Carryover

初年度は高額機器であるナノバブル発生装置の購入で予算の大半を使用し、実験が順調に進行したことからウサギの購入匹数が予定よりも上回ったため、一度前倒し申請を行ったが、効率的に研究を進めることができたため、残額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

すでにモデル確立を完了しており、モデル作成の手技も十分な熟達は得ている。一定数の作成できない、評価できない個体の出現も予想されるため、ウサギ15～20羽の購入を予定している。また、ウサギの髄液は非常に微量であるため、髄液酸素飽和度測定のために、特定の測定用品を購入する必要があり、その購入費用に充てる予定である。