薬理的神経制御を用いた新たな脳卒中運動療法の開発に対する生体脳イメージングの応用

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これまで脳におけるBDNF発現の生体イメージング計測を目的に、BDNFのプロモーター域に蛍発光酵素Luciferase遺伝子を挿入したBDNF-Luc Tgマウスを繁殖、飼育してきた。このTgマウスを対象に脳深部の発光の検知を可能とする発光基質AkaLumine-HCl (TokeOni)を腹腔内投与後、脳領域の発光を運動介入後に経時的に定量する一連の計測を進めてきた。本年度は単回の運動が脳におけるBDNF発現に与える効果にいて24時間の経時的な解析を進め、15m/min, 50分以上のトレッドミル運動終了直後より生体発光は増強傾向を示し、１～３時間後において有意な発光の増強を呈し、その後も運動前に比べて増強傾向を示すことを報告した。この所見は始めて運動後の脳におけるBDNF発現増強を生体脳において計測した報告であり、従来、運動後の脳サンプルを対象とする生化学的方法において検討されてきた運動誘発性BDNF発現について同一個体内で観察した初めての報告であった。更に、同Tgマウスを対象に深麻酔下にてステレオタキシック脳内インジェクションシステムを用いて、損傷側線条体、内包域に血管基底膜を破壊する酵素コラゲナーゼを微量注入することにより脳出血片麻痺モデルを作成し、脳卒中による脳領域におけるBDNF発現について生体脳イメージングにより観察を進めた。脳卒中後には脳領域全体における発光増強が確認され、損傷側における発光増強傾向に加えて、対側においては全ての計測個体において発光増強が確認された。脳卒中後の興奮毒性と非麻痺側上下肢の過剰使用による対側半球の活動性増強に由来するBDNF発現増強が示唆された。一方、脳卒中後の長期的な生体脳イメージングに基づく観察では、術野組織の変色等による発光の吸収等の影響が懸念され、同法を用いた長期的な経時的観察への課題が確認された。