グリンパティックシステムと脳内酸化ストレスの画像化と解析による神経疾患の診断治療

• 研究課題/領域番号: 18K08982
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56010:脳神経外科学関連
• 研究機関: 明治国際医療大学
• 研究代表者: 樋口 敏宏 明治国際医療大学, 臨床医学講座, 教授 (80218700)
• 研究分担者: 梅田 雅宏 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 教授 (60223608) ; 田中 忠蔵 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 名誉教授 (80163541) ; 渡邉 康晴 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 准教授 (90454537) ; 河合 裕子 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 助教 (90555616) ; 萬代 綾子 明治国際医療大学, 臨床医学講座, 助教 (20769343) ; 村瀬 智一 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 客員助教 (00708943)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: glymphatic system / fMRI / ADC / 熱刺激 / グリンパティックシステム / MRI / MRS / 酸化ストレス / 脳代謝 / 神経疾患

研究実績の概要

我々は昨年度の報告において、侵害温度刺激でありTRPV1のチャンネルが開く43℃を超える加温ができる電子発熱ディバイスと温灸による熱刺激で脳賦活をfMRIで観測した場合、電子発熱ディバイスでは温熱刺激に対応した脳賦活が確認されたのに対し、温灸刺激では著しい脳賦活が認められなかったことを示した。

電子発熱ディバイスと温灸は異なる加温特性を持つ。これらの温熱刺激方法に対する脳活動の観察方法として、刺激前後での脳機能結合の変化を解析した。解析は公開されているMATLAB上で稼働するCONN toolboxを用いた。電子発熱ディバイスによる熱刺激で右中心被蓋と傍小脳回、上帯状回、前頭極、前楔状回、ACC、上前頭回、後帯状回との間、右前頭極と左前頭極との間、右前頭回と右前頭極との間など、痛み中枢と考えられる領域を中心に機能結合の増強が認められたが、温灸では機能結合の増加は観察されなかった。また、電子発熱デバイスと温灸で、感覚運動系領域と外側後頭葉皮質との間で機能結合の減少が観察された。外側後頭葉皮質は侵害刺激時に活動低下が報告されている領域であり、このことから温灸も侵害刺激として処理されている可能性がある一方で、痛み関連領域の機能結合増強がないことから部分的な処理にとどまると考えられた。

脳のglymphatic systemの機能を評価するための指標とされるALPS-indexに着目し、側脳室体部外側の白質領域の脳脊髄液と間質液の動態を解析するため心拍位相による拡散係数の変化を観測した。異なる心拍位相でADCのb値を0, 100, 200, 300, 500, 1000 s/mm2に設定し、心拍位相と関心領域周辺の血流速を位相法で計測した。b値200s/mm2未満の拡散係数には血流成分が多く含まれ、b値が200s/mm2以上では血流成分を除外した拡散係数が求められると考えられる。このことからこれらのb値データの組み合わせと異なる心拍位相のデータの比較から血管周囲腔の水動態が把握できると考えた。