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2016 年度 実施状況報告書

脳動脈瘤発生における血行力学的因子の役割検討および瘤形成抑制への試みに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K10323
研究機関独立行政法人国立病院機構(京都医療センター臨床研究センター)

研究代表者

福田 俊一  独立行政法人国立病院機構(京都医療センター臨床研究センター), その他部局等, 主任研究員 (10600546)

研究分担者 下權谷 祐児  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30552575)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワードwall shear stress / P2X4 purinoceptor / CFD / cerebral aneurysm / disturbed flow
研究実績の概要

動物実験では、平成27年度に血管内皮細胞のずり応力センサーであるP2X4プリノセプターの遺伝子欠損マウスでは、脳動脈瘤誘発処置後の動脈瘤発生率がコントロール群と比較して有意に低いことが示され、また免疫染色学的に脳動脈瘤形成関連因子であるiNOS, MCP-1, COX-2などの発現も著しく抑制されていることが示唆された。そこで平成28年度では、このP2X4プリノセプター阻害因子であるparoxetineを脳動脈瘤誘発処置を施したラットに投与し、非投与群と動脈瘤誘発率を比較し、さらにPCR法によって脳動脈瘤形成関連因子の発現量を比較検討したところ、paroxetine投与群では非投与群と比較して有意に脳動脈瘤発生率が抑制されていることが示された (p=0.031)。また、PCR法では非投与群と比較して、COX-2 (p=0.00085)及びIL1-b (p=0.038)でparoxetine投与群では有意に低下していた。
CFD解析では、すでに脳動脈瘤破裂危険因子として判明している脳動脈瘤の長径と発生部位の危険因子としての原因を血行力学的に説明できるかどうかを検討した。臨床研究で登録された90症例の前交通動脈瘤及び中大脳動脈瘤に対して、ずり応力の程度を表す力学指標群と乱流の程度を表す力学指標群について多変量解析を行ったところ、長径7mm以上の瘤は7mm未満の瘤に比べて有意に低ずり応力で (p=0.0135)、乱流の程度を表す各指標が有意に高値であった (OSI, GON, NtransWSS全てp<0.0001)。また、前交通動脈瘤は中大脳動脈瘤に比べて有意に低ずり応力であった (p=0.0007)。低ずり応力や強い乱流は血行力学的に破裂に関与していると報告されており、脳動脈瘤の長径と発生部位が破裂危険因子である理由を血行力学的に説明することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

動物実験に関しては、27年度でやや遅れていた分野であるparoxetine投与による脳動脈瘤誘発率への影響に関する実験が完了し、優位な結果を得られた。さらに、PCR法に関してもいくつかの脳動脈瘤形成関連因子について有意な結果を得ることができた。
CFD解析に関しては、臨床研究では460症例が登録され、現在観察期間中である。観察期間終了は平成31年3月の予定であり、最終結果を得られるのは平成31年度の見込みである。そこで、28年度は新たな試みとして、すでに判明している動脈瘤破裂危険因子の理論的背景をCFD解析を用いて血行力学的に説明できるかどうかを検討し、有意な結果を得た。この結果から、CFD解析によるsimulationが破裂リスクの検討に有用であることが示唆された。

今後の研究の推進方策

動物実験に関しては、PCR法を進めて個体数を増やし、論文としてまとめて年度内に投稿したいと考えている。
CFD解析については、28年度に行った解析結果をまとめて論文に投稿し、さらに動脈瘤内の局所的な乱流の発生状態についての検討を行いたい。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度にに使用予定であった実験費用が予定よりも少額であったため。

次年度使用額の使用計画

CFD解析ソフトの保守費用、ラット購入及び飼育費、免疫染色及びPCR法を行うための試薬の購入費用、国際学会発表費用に用いる予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Computational and experimental studies into the hemodynamics of cerebral aneurysms.2016

    • 著者名/発表者名
      Shimogonya Y, Fukuda S
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 11 ページ: 15-00488

    • DOI

      http://doi.org/10.1299/jbse.15-00488

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 計算流体力学(CFD)解析による未破裂脳動脈瘤の最大径および表面積による血行力学的因子の分布の相違の検討.2017

    • 著者名/発表者名
      福田俊一、下權谷祐児
    • 学会等名
      第42回日本脳卒中学会学術集会(STROKE2017)
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2017-03-17
  • [学会発表] 脳動脈瘤の形成・増大・破裂における血行力学的因子の役割:実験的・臨床的背景からCFD解析まで2017

    • 著者名/発表者名
      福田俊一、下權谷祐児
    • 学会等名
      ANSYS医療セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Wall Shear Stress Strength Over the Cerebral Aneurysm is Drastically Affected by Aneurysm Location While the Magnitude of Disturbed Flow is Closely Related to Aneurysm Size and Surface Area.2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuda S, Shimogonya Y.
    • 学会等名
      International Stroke Conference 2017
    • 発表場所
      Houston, TX, U.S.A.
    • 年月日
      2017-02-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Inhibition of the Endothelial Shear Stress Sensor, P2X4 Purinoceptor Drastically Reduces Cerebral Aneurysm Formation.2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuda S, Fukuda M, Ando J, Yamamoto K, Tsukahara T, Ito Y, Hasegawa K.
    • 学会等名
      International Stroke Conference 2017
    • 発表場所
      Houston, TX, U.S.A.
    • 年月日
      2017-02-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 計算流体力学(CFD)解析による中大脳動瘤と前交通動脈瘤破裂率の相違に関する検討:CFD ABO Study中間報告2016

    • 著者名/発表者名
      福田俊一、下權谷祐児
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会第75回学術総会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-10-01
  • [学会発表] 脳血管障害における 血行力学的因子の役割について2016

    • 著者名/発表者名
      福田俊一
    • 学会等名
      九州大学医学部 脳神経外科 R&Dセミナー
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-05-11
  • [学会発表] A role of hemodynamic stress in carotid stenosis; a study using computational fluid dynamic analyses.2016

    • 著者名/発表者名
      Fukuda S, Shimogonya Y.
    • 学会等名
      Experimental Biology 2016.
    • 発表場所
      San Diego, CA, U.S.A.
    • 年月日
      2016-04-06
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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