脳微小血管障害予防のための頭蓋内液循環特性プロファイリング：加齢と身体活動の影響

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K19970
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 樽味 孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40825858)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 運動 / 脳 / 循環 / 大動脈 / MRI

研究実績の概要

脳微小血管障害（CSVD）は、加齢性の認知機能低下や認知症のリスク因子として知られているが、その予防法や発症メカニズムは明らかにされていない。先行研究から、中高齢者の動脈硬化がCSVDや脳血流拍動性と関係することや(Tarumi et al. 2014)、習慣的な有酸素運動が認知機能を改善すること(Tarumi et al. 2013)が報告されている。しかし、これらの研究から「なぜ動脈硬化がCSVDを引き起こすのか？」、また「習慣的な運動によりCSVDを予防できるのか？」は明らかにされていない。そこで本研究課題の目的は、CSVDの発症メカニズム解明と、予防法確立に向けた生理学的エビデンスを集積することである。
初年度であった平成31年度は、運動による脳循環や動脈伸展性、脳構造への影響を明らかにする実験を行なった。具体的には、１５名の運動鍛錬者群（中長距離ランナー）と１９名の非活動群を対象に、３テスラMRI装置を用いた脳機能計測と心血管機能計測を行った。CINE Phase-Contrast MRI（PC-MRI）により脳動脈血および静脈血、髄液を含めた総合的な頭蓋内液循環動態評価を行った。また同様にCINE PC-MRIを用いて近位大動脈の拍動性緩衝機能を評価した。脳微小血管の健全性評価を行うためにT2強調画像や拡散テンソル画像（DTI）を収集した。この実験により運動鍛錬者群の近位大動脈コンプライアンスは非活動群に比べて優位に高いことが示された（P<0.05）。またDTIから算出されたFractional AnisotropyやMean Diffusivityにより、運動鍛錬者群は大脳白質の器質的健全性が優位に高いことが示された（P<0.05）。これらの結果は、２０２０年の米国スポーツ医学会で発表予定であるとともに現在、英雑誌に論文投稿中である。

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

研究計画書で予定していた横断実験が順調に進んでおり現時点で英雑誌への論文投稿や、国際学会での演題登録ができている。

今後の研究の推進方策

前年度に測定した実験データを解析し英関連雑誌への論文発表を目指す。研究計画書に基づいて引き続きデータ測定を行う。

次年度使用額が生じた理由

参加予定だった学会や共同研究がキャンセルになったため。

研究成果

• [雑誌論文] Assessment of dynamic cerebral autoregulation in humans: Is reproducibility dependent on blood pressure variability? (2020)
  • 著者名/発表者名: Elting JW, Sanders ML, Panerai RB, Aries M, Bor-Seng-Shu E, Caicedo A, Chacon M, Gommer ED, Van Huffel S, Jara JL, Kostoglou K, Mahdi A, Marmarelis VZ, Mitsis GD, Muller M, Nikolic D, Nogueira RC, Payne SJ, Puppo C, Shin DC, Simpson DM, Tarumi T, Yelicich B, Zhang R, Claassen JAHR
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0227651
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebral White Matter Integrity in Amnestic Mild Cognitive Impairment: A 1-Year Randomized Controlled Trial of Aerobic Exercise Training (2020)
  • 著者名/発表者名: Tarumi Takashi、Thomas Binu P.、Tseng Benjamin Y.、Wang Ciwen、Womack Kyle B.、Hynan Linda、Lu Hanzhang、Cullum C. Munro、Zhang Rong
  • 雑誌名: Journal of Alzheimer's Disease 巻: 73 ページ: 489～501
  • DOI: 10.3233/JAD-190875
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aging and Physiological Lessons from Master Athletes (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Hirofumi、Tarumi Takashi、Rittweger Jorn
  • 雑誌名: Comprehensive Physiology 巻: 10 ページ: 261～296
  • DOI: 10.1002/cphy.c180041
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebral blood flow regulation and cognitive function: a role of arterial baroreflex function (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogoh S, Tarumi T
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 69 ページ: 813～823
  • DOI: 10.1007/s12576-019-00704-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic Cerebral Autoregulation Reproducibility Is Affected by Physiological Variability (2019)
  • 著者名/発表者名: Sanders ML, Elting JWJ, Panerai RB, Aries M, Bor-Seng-Shu E, Caicedo A, Chacon M, Gommer ED, Van Huffel S, Jara JL, Kostoglou K, Mahdi A, Marmarelis VZ, Mitsis GD, Muller M, Nikolic D, Nogueira RC, Payne SJ, Puppo C, Shin DC, Simpson DM, Tarumi T, Yelicich B, Zhang R, Claassen JAHR
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 10 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fphys.2019.00865
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparing model‐based cerebrovascular physiomarkers with DTI biomarkers in MCI patients (2019)
  • 著者名/発表者名: Marmarelis Vasilis Z.、Shin Dae C.、Tarumi Takashi、Zhang Rong
  • 雑誌名: Brain and Behavior 巻: 9 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1002/brb3.1356
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Vascular Aging Index of the Finger Photoplethysmogram: A validation study with vascular stiffness, mental stress, and day-to-day variability (2019)
  • 著者名/発表者名: Tarumi T, Yamabe T, Sugawara J
  • 学会等名: Artery
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic Carotid Pressure-Area Relation across the Adult Lifespan (2019)
  • 著者名/発表者名: Tarumi T, Tomoto T, Sugawara J
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Cerebrovascular Impedance across the Adult Life Span (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugawara J, Tarumi T, Xing C, Liu J, Tomoto T, Pasha E, Zhang R
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 国際学会
• [学会発表] CEREBRAL PERFUSION IN MIDDLE-AGED MASTERS ATHLETES: ASSOCIATIONS WITH AGE AND CARDIORESPIRATORY FITNESS (2019)
  • 著者名/発表者名: Tarumi T, Tomoto T, Pasha E, Wang C, Zhang R
  • 学会等名: International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism
  • 国際学会
• [学会発表] Does regular physical exercise slow brain aging and prevent dementia? Current evidence on cognition, brain structure, and cerebrovascular function (2019)
  • 著者名/発表者名: Tarumi T
  • 学会等名: 2019 International Conference on Exercise Physiology and Fitness
  • 国際学会 / 招待講演