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薬理的神経制御を用いた新たな脳卒中運動療法の開発に対する生体脳イメージングの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H04048
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

前島 洋  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (60314746)

研究分担者 真先 敏弘  帝京科学大学, 医学教育センター, 教授 (00585028)
榊間 春利  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (10325780)
高松 泰行  北海道大学, 保健科学研究院, 助教 (40802096)
芳賀 早苗  北海道大学, 保健科学研究院, 特任講師 (60706505)
尾崎 倫孝  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (80256510)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードリハビリテーション / 脳卒中 / 運動 / ニューロモジュレーション / 生体イメージング / 神経栄養因子 / 運動療法
研究開始時の研究の概要

脳卒中リハビリテーションにおいて運動療法による機能回復を促進するため、脳の神経細胞の興奮性を制御する中枢性コンディショニングの併用が注目されている。そこで、脳卒中モデル動物を対象に興奮抑制に特異的に作用するシナプス外GABAA受容体の薬理的阻害と運動療法の相乗効果に焦点を当て、生体イメージングを用いた生体脳における神経活動、遺伝子発現を解析することにより、脳卒中の臨床像に極めて近似した生体修飾を精査する。

研究成果の概要

脳卒中の機能回復に必須なBDNF発現についてLuc-Bdnf Tgマウスを用いた生体脳イメージングを実施し、運動誘発性BDNFの脳内発現動態を明示した。更にα5サブユニットを含みシナプス外に発現するGABAA受容体は中枢神経の興奮性に対してtonic inhibition作用を有す。脳卒中後のGABAトランスポーター障害等による興奮性の低下に対してα5サブユニット特異的阻害薬であるL-655,708の投与を併用した運動療法効果について脳出血モデルラットを対象に検証した。L-655,708は脳内BDNFの発現を増強し、運動療法とL-655,708投与の併用による相乗的な機能回復の促進を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳卒中の回復期リハビリテーションにおいて、理学療法とりわけ運動療法による運動機能の再獲得が期待される。しかし、多くの脳卒中患者において重篤な機能障害が残存し、その後のQOLを著しく障害する。本研究は限られた治療機会において運動療法効果を最大限に促進するため、薬理的神経制御を併用した運動療法の有効性について脳卒中モデル動物を用いて検証し、その併用療法による相乗的な機能回復効果を示した。本研究の実験動物における成果は、従来の脳卒中リハビリテーションにおける運動療法に対するコンディショニングとしての薬理的神経制御の有効性を示す所見であり、今後、臨床応用が期待される基礎的研究成果である。

報告書

(4件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Temporal dynamics of brain BDNF expression following a single bout of exercise: a bioluminescence imaging study2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Ikegami R., Takamatsu Y., Fukuchi M., Haga S., Ozaki M., Maejima H.
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 799 ページ: 137120-137120

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2023.137120

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epigenetic modifications in the motor cortex caused by exercise or pharmacological inhibition of histone deacetylases (HDACs) after intracerebral hemorrhage (ICH)2023

    • 著者名/発表者名
      Maejima H., Okamura M., Inoue T., Takamatsu Y., Nishio T., Liu Y.
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1806 ページ: 148286-148286

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2023.148286

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combined treatment with exercise and α5GABAAR inhibitor promotes motor function recovery after intracerebral hemorrhage2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Takamatsu Y., Nishio T., Soma K., Okamura M., Tohyama H., Maejima H.
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 766 ページ: 131344-131344

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2021.136344

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ipsilateral BDNF mRNA expression in the motor cortex positively correlates with motor function of the affected forelimb after intracerebral hemorrhage2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Takamatsu Y., Okamura M., Maejima H.
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1767 ページ: 147536-147536

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2021.147536

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of detraining on preconditioning exercise-induced neuroprotective potential after ischemic stroke in rats2021

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Shotaro、Sakakima Harutoshi、Tani Akira、Nakanishi Kazuki、Takada Seiya、Norimatsu Kosuke、Maejima Hiroshi、Maruyama Ikuro
    • 雑誌名

      Brain Structure and Function

      巻: 226 号: 7 ページ: 2169-2180

    • DOI

      10.1007/s00429-021-02317-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] In vivo imaging of exercise-induced BDNF expression in the brain using Bdnf-Luc Tg mice2022

    • 著者名/発表者名
      Maejima H., Ikagami R., Inoue T., Yakamatsu Y., Fukuchi M., Haga S., Ozaki M.
    • 学会等名
      The Society for Neuroscience 51th Annual Meeting (Neuroscience 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Different epigenetic modifications between ipsilateral and contralateral motor cortex caused by exercise and pharmacological inhibition of histone deacetylases after intracerebral hemorrhage.2022

    • 著者名/発表者名
      Maejima H., Okamura M., Inoue T., Takamatsu Y. Different epigenetic modifications between ipsilateral and contralateral motor cortex caused by exercise and pharmacological inhibition of histone deacetylases after intracerebral hemorrhage
    • 学会等名
      The 44st Annual Meeting of the Japan Neurosciece Society (Neuro2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳出血およびその後の運動が海馬における脳由来神経栄養因子発現に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      高松 泰行,相馬 希帆,西尾 太一, 高村 巴菜 , 三島 大雅, 井上 貴博, 前島 洋
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脳内出血後の運動は損傷側大脳皮質におけるヒストンアセチル化を増強する2022

    • 著者名/発表者名
      西尾 太一, 井上 貴博, 高松 泰行, 三島 大雅, 高村 巴菜, 相馬 希帆, 前島 洋
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Temporal changes in GFAP gene expression in the motor cortex after intracerebral hemorrhage2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Takamura H., Nishio T., Soma K., Takamatsu Y., Maejma H.
    • 学会等名
      The 44st Annual Meeting of the Japan Neurosciece Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Treadmill exercise concurrent with pharmacological inhibition of alpha5-GABAA receptor improves motor function and enhances spinal cord plasticity after intracerebral hemorrhage in rats.2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Takamatsu Y., Nishio T., Soma K., Okamura M., Tohyama K., Maejma H.
    • 学会等名
      The Society for Neuroscience 50th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動とα5GABA受容体阻害薬の併用は脳出血後の脊髄TrkB遺伝子発現を促進する2021

    • 著者名/発表者名
      井上貴博, 高松泰行, 西尾太一, 前島 洋
    • 学会等名
      第19回コ・メディカル形態機能学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 運動介入とα5GABA受容体阻害薬の投与が脳出血モデルラットの機能回復に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      井上 貴博, 高松 泰行, 西尾 太一, 相馬 希帆, 岡村 未里, 遠山 晴一、前島 洋
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 脳出血モデルラットに対するトレッドミル運動は前肢運動協調性を改善する2021

    • 著者名/発表者名
      西尾 太一, 三島 大雅, 相馬 希帆, 近藤 裕輝, 高村 巴菜, 井上 貴博, 岡村 未里, 高松 泰行, 前島 洋
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Bdnf mRNA expression level in the ipsilateral motor cortex correlates with motor impairment of paralyzed forelimbafter intracerebral hemorrhage in rats.2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Takamatsu Y., Okamura M., Maejima H.
    • 学会等名
      SfN Global Connectome, A Virtual Event
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time course of motor impairments after intracerebral hemorrhage with internal capsule injury in rats.2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue T., Takamatsu Y., Okamura M., Nani H., Maejima H.
    • 学会等名
      The 42st Annual Meeting of the Japan Neurosciece Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pharmacological neuromodulation reducing tonic inhibition of GABAA receptors upregulates neuronal activity in the motor cortex in rats.2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue T. Takamatsu Y. Okamura H. Mani H. Hasegawa N. Maejima H.
    • 学会等名
      11th World Congress for Neurorehabilitation
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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