慢性低灌流モデルを用いた光イメージング法による神経活動及び酸素代謝測定

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題では、片側総頚動脈を結紮した慢性低灌流モデル動物を用いており、脳梗塞及び大規模な神経細胞脱落が生じない一方、脳血管機能障害が生じている事が明らかとなっている。本研究では、神経機能及び神経線維構造への影響を調査した。申請者らが独自に開発したCCDカメラシステムによる光イメージング技術はミクロレベルでの脳血管機能を評価することが可能であり、これを利用することで覚醒状態のげっ歯類の慢性低灌流状態による神経機能障害の評価を可能とした。同時に、血管機能障害による神経機能評価には血流依存的な変動の補正が必要となるため、核磁気共鳴画像法（MRI）による拡散テンソル画像（DTI）の神経線維構造の画像補正を行った。神経機能障害の評価にはフラビン蛋白蛍光イメージング（FAI）を用いた。脳の神経活動時には酸素が消費され、酸素代謝が亢進するとミトコンドリア電子伝達系内のフラビン蛋白は酸化型となる。酸化型フラビン蛋白が発する自家蛍光の波長域は脳血流の主にヘモグロビンの吸光と散乱の影響を強く受ける為、2つのCCDカメラを用いてFAIと同時に脳血流による吸光・散乱による光の減衰率を示す内因性信号イメージングを測定し、その信号を元にFAIの脳血流による影響を補正した。いくつかの検証実験から、脳血流の影響を除いた純粋なフラビン蛍光が得られることを確認した。神経線維構造の評価を行うDTIは水分子の速度情報から得られる異方性を利用することで神経線維の走行状態を可視化する。血流依存的な神経構造画像の変動を補正するため、MRIによる脳血流動態を評価するArterial Spin LabelingをDTIと比較し、神経線維構造画像の補正法を確立した。上記の２つの補正法を利用したFAIとDTIによる慢性低灌流モデルの評価を行ったところ、低灌流1ヶ月後に神経機能障害と灰白質における神経線維構造の劣化を確認した。