2019 年度研究助成報告書

1

高齢期における脳損傷後の効果的な神経回路再編への挑戦
田中貴士（PT, PhD）1），上野将紀（DVM, PhD）2）
1）

金沢医科大学医学部解剖学 II2）

新潟大学脳研究所システム脳病態学

キーワード：脳損傷，高齢期，神経回路再編

図1

Grid-walk test

はじめに
成体の中枢神経は新たな神経回路を構築する能力が乏しいとされてきたが，成体若齢期の中枢神経損傷後には限定的ながら神経回路が再編され，機能回復が得られることが明らかになってきた

1‒3）。しかし，寝たきりや要介護の主要因である脳損傷の患者の大半が高齢者であるにもかかわらず，高齢期の動物モデルを用いた再生医療の研究は非常に少ない。我々はこれまでに，成体若齢期のマウスにおいて，自発的な身体運動が脳損傷後の神経回路の再編を効果的に促すことを見出した 4）。そこで，

図2

皮質脊髄路の再交叉線維

高齢期のマウスにも自発的な身体運動を実施することで，脳損傷後の神経回路の再編が効果的に得られるのか否かを検証した。本研究は，臨床に真に有用な基礎デー

5．神経軸索の側枝形成の評価タを提供することを目的とする。

脳損傷の反対側の大脳皮質運動野に順行性の神経標識剤（BDA）を注入し非損傷側の皮質脊髄路を標識する対象と方法ことで，頸髄における皮質脊髄路が麻痺側へ側枝を侵入

1．対象させる割合を各群で評価・比較した。

高齢マウス（C57BL/6J，雄，20 〜 22 ヵ月齢）を 62匹用いた。本研究は，金沢医科大学動物実験委員会の承結認（承認番号：2018-21）を得て実施した。

1．Grid-walk test

2．脳損傷モデルの作製と比較し回復傾向が示された。特に脳損傷後 28 日目の果
脳損傷後のいずれの時期においても運動群は非運動群

高齢マウスに左側の大脳皮質運動野の損傷モデルを作

麻痺側前肢の落下頻度は，非運動群の 16.8％に対し運動製した。脳損傷の範囲は，ブレグマを基準に前 2.0 mm，群では 12.2％であり，運動群が有意に回復していること

後 1.5 mm，外側 3.0 mm とし，メスで深さ 1.0 mm に切が示された（*P<0.05，図 1）。しかし，偽手術群に比べり込みを入れ，ピペットで脳組織を除去した。

ると機能回復の程度は不十分であり，完全回復までは得られなかった。

3．身体運動
自走式の回転運動器（MK-713，室町機械）を用いて，2．脳損傷後の代償的な神経回路自発的な身体運動を速度・量ともに任意で実施し（12脳損傷後の側枝形成は，皮質脊髄路の代償的な神経回時間／日，7 日／週，8 週間），機器の回転数を算出した。

路の再編の基本となる指標である。脳損傷後の皮質脊髄

なお，身体運動は脳損傷前 4 週間，後 4 週間とし，損傷路の頸髄における麻痺側への侵入の割合は，高齢マウス直後の 5 日間は安静期間とした。

では若齢期にみられるような増加が認められなかった。
一方，運動群では非運動群と比較し，麻痺側への側枝形

4．運動機能評価
運動群，非運動群，偽手術群において，脳損傷前と損成数が顕著に増加することが明らかになった（**P<0.01，
図 2）。

傷 後 7，14，21，28 日 後 に Grid-walk test を 実 施 し た。
Grid-walk test とは，網の上にマウスを置き，自由歩行させる際の麻痺側前肢の落下頻度を評価するものである。

考察
脳損傷後にみられる運動障害などの機能障害の改善に22019 年度研究助成報告書

は，失われた神経回路の再編が重要である。成体若齢期のマウスにおいては，損傷を免れた神経が代償的に神経回路を再編させることで，ある程度の運動機能の回復が得られることが明らかになってきたが，高齢期のマウスでは同様の神経回路の再編が起こらず，運動機能が回復しないことが明らかになった。これは，高齢期の脳は顕5）
著な炎症状態にあり ，亢進した炎症は神経再生を阻害していることが関与しているようである 6）。しかし，このような高齢期のマウスにおいても，自発的な身体運動を実施することで神経回路の再編や運動機能の回復が促されることが明らかになった。
運動群と非運動群の非損傷側の大脳皮質運動野からRNA を回収し，RNA シークエンス解析を行った。詳細な結果はデータ量が膨大なため報告書での掲載は割愛す
るが，運動群において軸索伸長に必要な細胞骨格制御因子など 19 因子の増加がみられ，細胞接着因子など 38 因in adult rats. Nat Neurosci. 2004; 7: 269‒277.
2）Ueno M, Hayano Y, et al.: Intraspinal rewiring of thecorticospinal tract requires target-derived brain-derived
neurotrophic factor and compensates lost function after
brain injury. Brain. 2012; 135: 1253‒1267.
3）Tanaka T, Fujita Y, et al.: Suppression of SHP-1 promotes
corticospinal tract sprouting and functional recovery
after brain injury. Cell Death Dis. 2013; 4: e567.
4）Tanaka T, Ito T, et al.: Combinational approach of genetic
SHP-1 suppression and voluntary exercise promotes
corticospinal tract sprouting and motor recovery
following brain injury. Neurorehabil Neural Repair. 2020;
34: 558‒570.
5）Norden DM, Godbout JP: Microglia of the aged brain:
Primed to be activated and resistant to regulation.
Neuropathol Appl Neurobiol. 2013; 39: 19‒34.
6）Ziebell JM, Morganti-Kossmann MC: Involvement ofpro- and anti-inflammatory cytokines and chemokines
in the pathopsyiology of traumatic brain injury.
Neurotherapeutics. 2010; 7: 22‒30.

子の減少が認められた。今後はこれら変動因子の過剰発
現および抑制実験を重ねることで，高齢期の神経回路の発表実績

再編を促進または阻害している因子を明らかにし，より

1）田中貴士，上野将紀，本間 智：自発的な身体運動は脳損
傷後の機能回復を効果的に促進させる．第 24 回日本基礎理学療法学会学術大会，2019.12
2）Takashi Tanaka, Masaki Ueno: Genetic SHP-1 suppression
and voluntary exercise have synergistic eﬀects on motor
recovery after brain injury. 第 43 回 日 本 神 経 科 学 大 会 ,2020.7

臨床に有用なデータを提供していきたい。
文献1）Bareyre FM, Kerschensteiner M, et al.: The injuredspinal cord spontaneously forms a new intraspinal circuit