39▶ 2012.02

News Letter

No.

SHR/Izmを用いた脳梗塞モデルの開発
国立病院機構肥前精神医療センター

臨床研究部

八尾博史

高血圧は脳卒中の最大の危険因子であり、共存症としての高血圧を有する SHR は脳梗塞モデルとして有用である。ヒトの脳梗塞モデルとして多くは、げっ歯類における中大脳動脈閉塞による局所脳虚血モデルが用いられる。SHR もしくは SHRSP が脳梗塞モデルとして確立されたのは 1980 年代であるが、多岐にわたる
SHR もしくは SHRSP の亜系が用いられている。本稿では、脳梗塞モデルとしての SHR に焦点をしぼり、多彩な亜系から様々な SHR の脳梗塞モデルが開発された黎明期の状況について解説し、著者らが用いているレーザーによる中大脳動脈閉塞・再灌流の方法についても解説してみたい。
多岐にわたる SHR 亜系を用いた脳梗塞モデルの確立
中大脳動脈閉塞モデルは閉塞部位が穿通枝の分岐点の近位部か遠位部かで大きく２つに分かれる。1981 年に NIH からミシガン大学に供与された SHRSP を用いて、Peter Coyle は遠位部中大脳動脈の閉塞により脳梗塞を作製した１）。この方法は、アイオワ大学の Heistad のグループとの共同研究や、その後同グループによる長期降圧療法の脳梗塞サイズにおよぼす影響の検討に用いられた２）。さらにミシガン大学の SHRSP は、1991
年にグラスゴー大学へ供与され、脳梗塞サイズを規定する量的形質遺伝子座の解析もこのモデルを用いて行われた３）。
ラットで初めて局所脳虚血モデルを確立した Tamura ら（1981）の近位部中大脳動脈閉塞の方法は、フランスにおいて Durverger と MacKenzie（1988）により SHR と SHRSP に応用された４）。この SHR は、京都大学から NIH を経て Charles River 社に委託されたものであるが、SHRSP に関しては恐らく京都大学から欧州へ供与されたものに由来するようであるが詳細は不明である。一方、米国では Brintら（1988）によりCharles River 社と Taconic Farms 社の SHR を用いて、遠位部中大脳動脈閉塞に同側総頸動脈閉塞を組み合わせた局所脳虚血モデルが確立された５）。この時点でSHRの脳梗塞モデルはかなり完成形に近づいたといえる。
マイアミ大学の Watson は、特定波長の光（レーザー）と光感受性色素により生体内で血小板血栓を作製する画期的な方法を考案し、と命名した。このの方法による SHR の中大脳動脈閉塞の最初の実験は 1993 年に行われ、著者もこの実験に参加した（論文は 1996 年）６）。また、最近では頸動脈から糸つき栓子を挿入し中大脳動脈起始部を閉塞する塞栓子モデルや自家血凝結塊による塞栓モデル
も SHR を用いて作製されている。
SHR/Izm を用いた

YAGレーザー

局所脳虚血モデル

Aによる閉塞中大 脳 動 脈 を 再 灌 流 す る 方 法 は、

クリプトンレーザーミラー

やはり Watson により開発され、 （クリプトン）パルスレーザーである YAG レー
ザーを用いることで 1999 年頃より可能となった。SHR においてミラー（YAG）

SHR/Izm

この２つのレーザーを用いる方法
は、著 者 ら に よ り SHR/Kyushu

Bで、次いで SHR/Izm を用いて確ミラー（YAG）

立された ７、８）。図１に実際の実ミラー

験系を示しているが、遠位部中 （クリプトン）大脳動脈を露出し、クリプトン
レ ー ザ ー（568 nm、20 mW）を中大脳動脈に４分間照射し、照凸レンズ

図１

シリンドリカルレンズ

SHR/Izmを用いたレーザーによる中大脳動脈閉塞・再灌流モデル
Bは白枠部を反対側からみたもの。

射開始から 90 秒で光感受性色素ローズベンガル（20 mg/kg）を静注すると血管は３分以内に閉塞する（成功率A(mm3)99%）。閉塞後任意の時間に YAG レー140100照射すると通常３分以内に再灌流が起80こる（成功率 93%）。１時間閉塞後に60再灌流を行うと、脳梗塞容積は永久閉

4020塞の場合の約 50% で、早期の血行再らかであるが、２時間閉塞後の再灌流# *120ザ ー（355 nm、16 mW）を 閉 塞 部 に開による脳梗塞に対する治療効果が明永久閉塞
１時間閉塞・再灌流
２時間閉塞・再灌流

脳梗塞容積0６時間

24時間/48時間

遠位部中大脳動脈

遠位部中大脳動脈B

では脳梗塞は縮小しない（図２ A）。
この早期の再灌流という治療的介入により救出される部分が虚血性ペナンブ
ラと称される治療可能性の高い虚血辺遠部である（図２ B 黄色の部分）。このレーザーを用いる方法は、単一波長

図２ SHR/Izmを用いた中大脳動脈閉塞・再灌流：脳虚血病態の経時的進行
24/48時間の中抜きマークは24時間後の、塗りつぶしマークは48時
間後の脳梗塞容積の効率がよく、直進性という性質によ＃p=0.002 vs. １時間閉塞・再灌流群（24/48時間）および２時間り血管を露出すればレーザーは到達で閉塞・再灌流群（６時間）＊p＜0.001 vs. １時間閉塞・再灌流群（24/48時間）および永久閉きるので、硬膜は開放する必要がなく、塞群（６時間）、ANOVA & Scheffe test.というレーザーの特性から光化学反応したがって侵襲性は低い。また、脳梗
塞サイズの再現性は良好である。

なお、具体的な実験手技やレーザーを用いる上での注意点は他の著作９）で詳述しているので、参照していただけると幸いである。
おわりに
SHR を脳梗塞モデルとして使用する利点としては、（１）共存症としての高血圧を有する。
（２）５ヶ月齢以降はほぼ一生涯、体重と血圧の増減が少なく安定している。
（３）再現性が良く、適当な大きさの脳梗塞が作製できる。
（４）正常血圧ラットと同様の脳梗塞となる脳血流閾値と時間閾値であること。
（５）コンジェニッ
ク手技により多遺伝子疾患としての脳卒中研究に応用できる 10）などがあるが、欠点としては、（１）動物購入費用ないし分与を受ける経費が高価である。
（２）高齢となると死亡率が高い。
（３）治療薬剤に対して若干の治療抵抗性があると言われている。
（４）亜系や供給元により遺伝的素因が異なることがあることが指摘できる。
高血圧のみならず、脳卒中の研究においてもきわめて有用な SHR が今後より多く脳梗塞モデルとして利用されることを期待したい。
参1) Coyle P, et al. Stroke 1983;14:605.
2) Fujii K, et al. Hypertension 1992;19:713.
3) Jeffs B, et al. Nat Genet 1997;16:364.
4) Duverger D, et al. J Cereb Blood Flow Metab 1988;8:449.
5) Brint S, et al. J Cereb Blood Flow Metab 1988;8:474.
6) Prado R, et al. J Cereb Blood Flow Metab. 1996;16:612.

考文献7) Yao H, et al. Stroke 2003;34:2716.
8) Yao H, et al. Cell Mol Neurobiol 2011;31:57.
9) 八尾博史. 血栓症・動脈硬化モデル動物作製法. 金芳堂
2007, p86.
10) Yao H, et al. Physiol Genomics 2007;30:69.

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