多機能磁気共鳴画像法による損傷脳のニューロン再生機構の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570873
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 成瀬 昭二 京都府立医科大学, 医学部, 助教授 (50106407)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 忠蔵 明治鍼灸大学, 鍼灸学部, 教授 (80163541) ; 西村 恒彦 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (70237733)
• Keywords: 磁気共鳴法 (MRI) / 神経細胞再生 / 神経線維走行描出画像 / 拡散強調テンソル画像 / 神経細胞興奮画像法 / 2次元磁気共鳴スペクトル法 / アミノ酸 / 磁気共鳴脳血流画像法

Research Abstract

「目的」磁気共鳴法(MR)による"神経細胞再生"に関するin vivo画像解析法の開発とそれによる損傷脳の回復の解析への応用、さらには可及的な臨床的展開を目的として基礎的研究を行う。具体的には、以下のMR技法を開発・改良してin vivoでニューロンの再生過程を画像解析する方法を確立し、実際の動物実験脳損傷モデルで神経再生の解明を行う。さらには、これらを臨床装置へ適用し、臨床例での解析・検討を試みる。即ち、(1)拡散強調テンソル画像法を用いて、神経線維の再生の方向性や連絡性を画像化する、(2)ニューロンの電気的興奮をMRIにてin vivoで画像化する。(3)2次元磁気共鳴スペクトル法(2D-MRS)を開発・実用化して、神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)や神経伝達セカンドメッセンジャーの分布を画像解析し、再生ニューロンの代謝活性を解析する。(4)血管内の水分子をtracerとする非侵襲的脳血流画像法を得て、ニューロン再生との再開通組織血流量変化の関係を解析する。
「本年度の実施研究項目」本年度はMR法によるニューロン再生in vivo画像解析法の開発と動物基礎実験への適用の検討を行なった。装置は動物実験用NMR装置(4.7T, Biospec, Brucker)を用いた。
(1)超高速拡散テンソル画像法による神経線維走行描出画像(Fiber tracking Imaging)の実用化:EPI拡散強調画像からテンソル画像を作成し、その連続性を追跡して脳内の神経線維の3次元方向性の画像描出法を確立した。ニューロン再生時での線維連絡の解析に用いることができる。
(2)神経細胞興奮画像法によるニューロン電気活動の解析:神経細胞の興奮にて生じるシナプスでのCa^<2+>の出入りを、共に動くMn^<2+>を媒体としてEPIで画像化する方法(Dynamic activity-induced manganese dependent (DAIM) MRI)を開発して発展させた。ニューロン再生モデルでの動物実験に適用できる。
(3)2次元磁気共鳴スペクトル法(2D-MRS)の開発・実用化:従来のMRS法では不可能であった神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)の分布の画像解析を可能にした。脳虚血病巣などの脳損傷時および再生過程のニューロンの代謝変化のin vivo画像解析に用いることが可能である。
(4)非侵襲的脳血流画像法による再生脳組織の血流再開通の検討:血管内の水分子を指標とする非侵襲的脳血流画像法を可能にした。ニューロン再生を脳血流再灌流の観点から解析できる可能性を示した。

Research Products

• [Publications] Aoki I, Tanaka C, Takegami T, Umeda M, Ebisu T, Fukunaga M, Koretsky A, Naruse S: "Dynamic activity-induced manganese-dependent contrast magnetic resonance imaging (DAIM MRI)"Magnetic Resonance in Medicine. 48・6. 927-933 (2002)
• [Publications] Tanaka C, Ebisu T, Umeda M, Aoki I, Fukunaga M, Someya Y, Mori Y, Naruse S: "Evaluation and Analysis of Brain Attack Using MR Functional Imaging : In Kikuchi H (ed) : Strategic Medical Science against Brain Attack"Springer-Verlag, Tokyo. 269-292 (2002)