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2022 年度 実施状況報告書

脊柱靭帯骨化症による脊髄障害の病態解明研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K16699
研究機関北海道大学

研究代表者

鈴木 裕貴  北海道大学, 大学病院, 医員 (90880021)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード圧迫性脊髄症 / 脊柱靱帯骨化 / 動物モデル
研究実績の概要

本研究の目的は、脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデルを開発し、障害早期、中期、後期の主たる病態、細胞機構を明らかにすることである。脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデルの作成に、最適なラット週齢を明らかにするために、CT脊髄造影を各週齢のLewisラットに実施し、脊柱管、脊髄、space available cord (SAC)の成長曲線を明らかにした。Lewisラットの場合、8週齢以降であれば、SACが平衡状態となること、また、脊髄、脊柱管の成長が24週齢で停止することが判明した。このことは、Lewisラットに脊柱管内占拠性物質を留置あるいは作成して、脊髄障害モデルを作成する場合、8週齢以降であれば問題なく、24週齢以降ならば理想的であることが判明した。これらの事実を論文発表した。さらに、脊柱靭帯骨化による脊髄障害の詳細な組織学的を実施するために、120匹の靭帯骨化自然発症モデルであるTWY マウスに、低酸素プローブとBrduを投与、5週齢で灌流固定し、全例に脊髄造影を実施した。その結果、灰白質、白質への脊髄圧迫が同程度のマウスを4群、40匹選択することが可能になった。また、機能評価も可能である脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデル開発のため、ラットの第5頚椎椎弓下にBone Morphogenic Protein (BMP)を含浸させたコラーゲンスポンジを留置して、脊柱管内異所性骨化作成を試みたところ、一定のBMP濃度を越えると異所性骨化が形成されるが、その後、骨組織が吸収されることが判明した。そこで、骨吸収抑制薬剤を併用したところ、異所性骨化は維持され、最終的に異所性骨化による脊髄圧迫と脊髄障害を発症させることが可能になった。

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

本研究の目的は、脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデルを開発し、障害早期、中期、後期の主たる病態、細胞機構を明らかにすることであるが、脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデルの作成に、最適な週齢を明らかし、論文発表を実施したこと。病態解明のために脊髄圧迫の程度が同定度のマウスを、120匹のTWYマウスから、脊髄造影によって、40匹にまで絞り込むことができたこと、しかも、低酸素プローブ、Brduをすでに注入しており、組織学的評価をするのみである。また、機能評価も可能である脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデル開発のため、ラットの第5頚椎椎弓下にBone Morphogenic Protein (BMP)を含浸させたコラーゲンスポンジを留置して、脊柱管内異所性骨化作成を試みたところ、一定のBMP濃度を越えると異所性骨化が形成されるが、その後、骨組織が吸収されることが判明した。そこで、骨吸収抑制薬剤を併用したところ、異所性骨化は維持され、最終的に異所性骨化による脊髄圧迫と脊髄障害を発症させることが可能になった。

今後の研究の推進方策

靭帯骨化自然発症モデルであるTWY マウス120匹から、灰白質、白質への脊髄圧迫が同程度のマウスを4群、40匹選択することが可能になった。今後、これらのマウスの脊髄の組織切片を作成し、免疫染色によって、apoptosis, ferroptosis, necroptosis, proptosisの4つの制御された細胞死の有無と圧迫程度との関連を検討する。また、低酸素プローブとBrduに対する染色を実施し、脊髄障害の早期に、低酸素状態に陥る細胞種、増殖する細胞種を同定する。以上により、脊柱靭帯骨化による脊髄障害の早期病態の解明が進展することが期待できる。また、機能評価も可能である脊柱靭帯骨化による脊髄障害モデル開発のため、ラットの第5頚椎椎弓下にBone Morphogenic Protein (BMP)を含浸させたコラーゲンスポンジを留置し、骨吸収抑制薬剤を併用し、異所性骨化による脊髄圧迫と脊髄障害を発症させるモデルの確立に注力する。対照群として、BMP非含有コラーゲンシート移植群を設定し、移植後、8週間に渡って、詳細なトレッドミル型歩行解析器械を使用した歩行解析、感覚機能(触刺激、熱刺激)、各種筋肉重量の定量によって、脊髄障害の程度を定量し、臨床像との相関を検討する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Spinal Canal and Spinal Cord in Rat Continue to Grow Even after Sexual Maturation: Anatomical Study and Molecular Proposition2022

    • 著者名/発表者名
      Sotome Akihito、Kadoya Ken、Suzuki Yuki、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 16076~16076

    • DOI

      10.3390/ijms232416076

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-Throughput Screening Assay Identifies Berberine and Mubritinib as Neuroprotection Drugs for Spinal Cord Injury via Blood-Spinal Cord Barrier Protection2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Yuki、Nakagawa Shinsuke、Endo Takeshi、Sotome Akihito、Yuan Rufei、Asano Tsuyoshi、Otsuguro Satoko、Maenaka Katsumi、Iwasaki Norimasa、Kadoya Ken
    • 雑誌名

      Neurotherapeutics

      巻: 19 ページ: 1976~1991

    • DOI

      10.1007/s13311-022-01310-y

    • 査読あり
  • [学会発表] Novel high-throughput drug screening assay identified new neuroprotection drugs for spinal cord injury2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Y, Kadoya K, Endo T, Sotome Y, Rufei Y, Asano T, Maenaka K, Nakagawa S, Iwasaki N
    • 学会等名
      ORS 2022 annual meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 平滑筋弛緩薬パパベリンの新規効能:血液脊髄関門保護を介した脊髄損傷治療に対する神経保護効果2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木裕貴、角家健、五月女慧人、遠藤健、浅野毅、中川慎介、前仲勝実、岩崎倫政
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
  • [学会発表] 次硝酸ビスマスの急性期脊髄損傷に対する神経保護効果とその機序の解明2022

    • 著者名/発表者名
      五月女慧人、角家健、鈴木裕貴、遠藤健、中川慎介、前仲勝美、岩崎倫政
    • 学会等名
      第141回北海道整形災害外科学会
  • [学会発表] VCP化合物による脊髄損傷後血液脊髄関門機能保護作用2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木裕貴、角家健、五月女慧人、遠藤健、船木智、周東智、前仲勝実、岩崎倫政
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術総会
  • [学会発表] 次硝酸ビスマスの急性期脊髄損傷に対する神経保護効果とその機序の解明2022

    • 著者名/発表者名
      五月女慧人、角家健、鈴木裕貴、遠藤健、中川慎介、前仲勝美、岩崎倫政
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術総会
  • [学会発表] 整腸剤次硝酸ビスマスは二次損傷を抑制して脊髄損傷の機能回復を促進する2022

    • 著者名/発表者名
      五月女慧人、角家健、鈴木裕貴、遠藤健、中川慎介、前仲勝美、岩崎倫政
    • 学会等名
      第57回日本脊髄障害医学会

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公開日: 2023-12-25  

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