低出力超音波パルスによる末梢神経再生の促進をめざす新しい理学療法の検討

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K13052
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 伊藤 明良 京都大学, 医学研究科, 助教 (50762134)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 末梢神経 / 低出力超音波パルス / 物理療法 / 理学療法 / リハビリテーション

研究実績の概要

昨年度は、成熟ラット坐骨神経再生におけるLIPUSの至適強度検証を行い、140mW/cm2強度群で最も再生促進効果が認められ、疑似治療群に対して軸索数および髄鞘径が約30％増大することを明らかにした。最終年度として、LIPUS治療効果の背景にある作用メカニズムを遺伝子発現解析にて検討した。12週齢のLewisラットを用い、坐骨神経損傷モデルを作成した。超音波照射を行うUS群と疑似照射を行うSham群を作成し、超音波刺激介入は損傷後3日目より開始した。損傷後7日目に坐骨神経サンプルを採取し、mRNAの発現解析をリアルタイムPCR法にて定量解析した。また、当初内部標準化遺伝子としてGAPDHを予定していたが、坐骨神経損傷による変動が大きかったため、TaqMan Array Rat Endogenous Control plateを用いて本実験条件において安定的な内部標準化遺伝子候補を網羅的に探索した。その結果、PSMC4が最も安定した遺伝子であることが判明した。mRNA発現解析の結果、軸索伸長阻害因子であるSEMA3AとGSK3beta、及び髄鞘化阻害因子のNT3の発現がUS群において有意に低いことが明らかとなった。坐骨神経損傷モデルラットにおいて、140 mW/cm2強度の超音波刺激で最も末梢神経再生が促進され、その神経再生促進作用として軸索伸長を阻害するSEMA3A、GSK3betaの発現抑制及び髄鞘化を阻害するNT3の発現抑制が一部関与していることが示唆された。本研究結果は、末梢神経再生を促進する超音波治療の作用メカニズムを一部解明していることから、超音波を用いた末梢神経再生治療における基盤的な知見を加えるものとして意義深いと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Functional evaluation outcomes correlate with histomorphometric changes in the rat sciatic nerve crush injury model: A comparison between sciatic functional index and kinematic analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Tianshu、Ito Akira、Aoyama Tomoki、Nakahara Ryo、Nakahata Akihiro、Ji Xiang、Zhang Jue、Kawai Hideki、Kuroki Hiroshi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 ページ: －
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0208985
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-dimensional motion analysis for comprehensive understanding of gait characteristics after sciatic nerve lesion in rodents (2018)
  • 著者名/発表者名: Tajino Junichi、Ito Akira、Tanima Momoko、Yamaguchi Shoki、Iijima Hirotaka、Nakahata Akihiro、Kiyan Wataru、Aoyama Tomoki、Kuroki Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: －
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31579-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 再生医療におけるリハビリテーション ―再生リハビリテーション― (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 明良
  • 雑誌名: 日本基礎理学療法学雑誌 巻: 21 ページ: 2～8
  • DOI: 10.24780/jptf.21.1_2
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 末梢神経再生における細胞移植とリハビリテーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 河合 秀紀、伊藤 明良、青山 朋樹
  • 雑誌名: 日本基礎理学療法学雑誌 巻: 21 ページ: 9～15
  • DOI: 10.24780/jptf.21.1_9
  • オープンアクセス
• [学会発表] The correlation of kinematic changes with histomorphometric data in the rat sciatic nerve crush injury model (2018)
  • 著者名/発表者名: Tianshu Wang, Akira Ito, Ryo Nakahara, Akihiro Nakahata, Xiang Ji, Jue Zhang, Hideki Kawai, Naoko Kubo, Hiroshi Kuroki, Tomoki Aoyama
  • 学会等名: Seventh Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
  • 国際学会
• [学会発表] Effectiveness of rehabilitation after cell transplantation for peripheral nerve regeneration: protocol for a systematic review (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kawai, Akira Ito, Tomoki Aoyama1, Hiroshi Kuroki
  • 学会等名: Seventh Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrasound Therapy Suppresses Inflammatory Gene Expression in an Injured Peripheral Nerve after Sciatic Nerve Crush Injury in Rats (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ito, Tianshu Wang, Ryo Nakahara, Hideki Kawai, Akihiro Nakahata, Jue Zhang, Naoko Kubo, Junichi Tajino, Tomoki Aoyama, Hiroshi Kuroki
  • 学会等名: Seventh Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
  • 国際学会
• [学会発表] Functional evaluation outcomes correlate with histomorphometric changes in the rat sciatic nerve crush injury model: a comparison between sciatic functional index (SFI) and kinematic analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Wang，A. Ito，T. Aoyama，R. Nakahara，A. Nakahata，X. Ji，J. Zhang，H. Kawai，H. Kuroki
  • 学会等名: 第23回日本基礎理学療法学会学術大会
• [学会発表] 超音波刺激は末梢神経再生を促進する～至適超音波強度の解明と作用メカニズムの探索～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤明良，王天舒，中原崚，中畑晶博，太治野純一，張ジュエ，河合秀紀，久保菜央子，青山朋樹，黒木裕士
  • 学会等名: 第23回日本基礎理学療法学会学術大会
• [備考] Regenerative Rehabilitation （再生リハビリテーション）
  • URL: http://regenerative-rehabilitation.com/jp/
• [備考] 京都大学大学院医学研究科人間健康科学系理学療法学講座黒木研究室
  • URL: http://kuroki-lab.hs.med.kyoto-u.ac.jp/