博士（医学）加藤 類 学位論文題名
幼若期の麻酔薬暴露が成長後のラット海馬機能に及ぼす 障害作用
学位論 文内容の要旨
【 背景と目的】近年、幼若潮の全身麻酔薬投与が、広鍍弥H齢申経糸朋包死と成長後の行動異常を引き起こした と い う報 告が 多 数な され て いる 。こ れ らの 報告 によれぱ、NMDA型グルタミン 酸受容体拮抗作用 もしくは GABA受容体fpIR%ef乍用を示す全身廟轡喋は、B齢申經孫聞匐世行動異常を引き起こすと考えら；れるが、その 詳 細 は 未 だ 解 明 さ れ て い な い 。 海 馬は 記 憶学 習の 過 程に 重要 な 役割 を果 た して おり 、 特に 長期 増 強 (LTP)はi已憶、学習肯匕りの墓盤となる現象と考えられている。幼若時の全身麻酔薬投ご与・カミ成長後の海馬の 電 気 生理 学的 職 能に 及ぼ す 影響 に関 す る研 究は 少なぃ。そ こで我々は、代表 的な麻酔薬である プロポフ オ ール（研究1)とセボ フルラン（研究2)を用い、成長後の 海馬内神経回路に与 える電気生理学6勺な影響を 調査しプ己あわせて行動観察試験を<rヽ行動学的異常との関直を調査しt:o
研究1
【対象 と方法】生後7日齢に雄性のWistar系ラットに対し、以下の4群の処置を行った。(1)プロポフオール 50mg/kg、く2）プロポフオール25mg/kg、（3）イントラリピッド、（4）生理食塩水（対照群）。電気生理学的研究：
生後9―10週齢に、滴罵の電気生理学的ヨ羽「面をオ予った。ハロタン麻酔下に、言薗蒙電極を滴馬CAl領珂め錐 僻 細胞 層に、刺激電極 は同側のscha脆r佃肢に挿入 し、Schaロむ側枝 へ刺激電位｜こよりCA1領域 に誘発さ れた細 胞外集合電位（PsA）を記録 した。L胛 誘導のため、高頻 度電気凍I撒くH隔） を与え、Hf瑪後のP臥の 増強を 以ってLTP形成とした。行蔔瞻見察学讎同院：生後9―10週齢にオープンフイール ド試験を施絎し、全 舳約な運動量を劉圃，た。
【結果 】電気生理学鯏食討 ：HFs後 のPsAの最 刈圃ま、生理食塩 水群217．8土29．64％、イントラリピッド群 216．1土11．88％、プロポ フオール25mg/kg群212．5土41．92％、プロポフオール5師〆kg群125．6土9．98％ で 、 プ ロ ポ フ オ ー ル 5師g/kg投 与 群 に お い て 正 常 なLTP肋 撚 認 め な カ め た 各 群 のAUCを 統iに 比較1た結果、5師〆kgプロ ポフオール群は、生理食塩水群とイントラリピッド君羊との間に有意差を認めた。
オープンフィールド試験：群間に有意差を認めなかった。
【考察 】今回の実験より、 幼若朔プロポフオ ール投与が、成長 後の海馬のL肝形成を障害する事を初めて示 した。 今回認められた海馬L1P形弼講轄は学習障害などの行 動異常と関連があると考えられる。H醐ヰ．経系 の 分 化 成 熟 にQ岨A受 容 体 とNMDA受 容 体 の 作 用 は 重 要 で あ り 、 ば凸A作動 薬 であ るプ ロ ポフ オー ル 投 与 が海 馬の分化成熟に 異常を引き走にし た可能陸がある。プ ロポフオールの呼 吸抑制作用の影響 を、オー プンフ イールド試験を用い 成長後の全ぬ￡的 な運動能カを調査 する事により評価し、有意な異常は認めなか った。 しか1幼若 時の呼吸挧瑞uカミ成長後の ロ醐幾能に及ぼ． す鰡に関しては、更なる研究が必要である。
【 結論 】 プロ ポフ オ ール の幼 若 期の 投与 が 成長 後の海馬のL11P形成障害を引 き起こす事が示唆 された。
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【 対象と 方法】 対照： 研究1と同 様。生 後7日齢に 以下 の4群 の処 置を2時間行った。(1)1％セボフルラン十 酵 廉99％、(2)2％セ ボフ′ レラン十酎索98％、(3)8％二醐幽夷素十92％酵索、(4)100％酎廉（対照君靭。動 脈血液ガス分析：セボフルランによる呼吸抑制を、動脈血諦該デス分析により評価した。電：気生理学的検討：
研 究1と同 様 。 モ リ ス 水迷 路 試 験 ： 生後10111週 齢 行 動 観察 学 的 に 学 習機 能 を 評 価 す るた め 、Hidden plat師nteStとRobetr尚 を施行 しァ己MddenplatlbnnteStは1回90秒間のテストとし、p】atめnnへの到達時 間 を測定 した。 テスト は連続2回 嗣，平 蠖幟 記録し 、これ 左1セッシ ョンと した 。1日2セ ッション、達競4 日間（計8セッション）施行した。Fbbetr讎は、pla艫）mを取り除しヽたプールに、ラットを60秒間泳がせ、そ の 間PlatfoHnを 留置し てい た4半 円領 域に滞 在1た書恰 を百分 率で言 出詞た。水泳速度：ラットの運動能カ を平均水湘鹸（cリs）で季陶，たオープンフイールド試験：研究1と同慌
【 結果】動脈血液ガス分析：2％セボフルランと二酸化炭素群で、有意なアシドーシスと高二酸化炭素血症を 認 め た 。電 気生理 学的検 討：H飃後 のPsAの最 大値は それぞ 加、酸 素群214．1土29．82％、 ニ酸 化炭素 群 218．6土25．39％、1％セボフルラン群170．7土20．08％、2％セボフルラン群130．9土10．47％であった。1％セ ボ フルラ ン群、2％ セポフ ルラン 群にお いて は十劣 なL1P死弼淀 膚醇め なか った。 各群のAUCを統計寺と的 に 検討し た結果 、2％セボ フルラ ン群は 、対 照群と 二酸化 炭素群 と間 に有意 差を認 めた。 モリス水迷路試 験 ：HddenRa価mtestにおい て複数 のセ ッショ ンで、2％ セボフ ルラン 群と他 の3群との 間に 有意差 を認め た 。 ま た全 セッシ ョンに おけ る到達 時間の 合計値 はそれ ぞれ 、酸素 群214．5土19．79秒、二 酸化炭 素群 214．6土14．40秒、1％セボフルラン群253．6土15．06秒、2％セボフルラン群323．2土18．71秒で、2％セボフ ルラン群は他．の3群と上嗹交l洋瀧義罍彁寺ってプラットフオーム到達時間の延長を認めた。RDl兇T耐、水泳 速 度 の 結 果、 各 群 の 間 に有 意 差 を 認 めな か っ た 。 オー プン フイー ルド試 験：有 意差 を認め なかっ た。
【 考察】幼若時の2％のセボフルラン暴露は、統計学的有意差を持って成長後の海馬L汀Pの形成璃ぞ書とモリ ス 水迷路 罰験に おける 学習効 率の 低下を 同時に 引き走 にし た。こ の結果により幼若畤のセボフルラン麻酔 によって引き起こさ加ーた成長後の淘焉L1、P形成璃嗜と学習能カの障害と強く結びっく事うミ示唆されーた。セ ボ フ′レ ランはGABA受： 容体ならびにNMDA受容嚠くの両方に作澗するとされており、前述のとおり幼若朔の GABA受 容体とNMDA受容 体牽 蝴謝甜 囀隆系 の廊む 熟に重 要で あり、 幼若期のセボフノレラン暴露が成長後の 海 馬内神 経の成 熟に異 常をき たし た可能 性が考 えられ る。 本実験 において、二酸化炭素群を用い、セボフ ル ランに よる呼 吸抑制 の影響 を評 価した が、成 長後の 海馬L1、Pの形成や学習能カに障害を認めず、2％セ ボ フ ′ レ ラン 群 で 観 察 さ加 た 成 長 後 のL11P形成 や 学 習能 カの障 害に 、呼吸 抑制は 影響し なぃ勃 甥礎 れ た 。水泳 速度及 びオー プンフイールド試験の結果、モリス水迷路試験の結果はラットの運動能カに影響され ていないことが確認された。
【 結論】 幼若期 のセボ フルラン暴露は、成長後の海馬シナプス可塑性ならびに学習能低下を引き起こし、そ の 間 に 明確 な関連 がある こと が示さ れた。 またセ ボフル ラン 曝露に よる呼 吸抑制 の影 響は否 定され た。
【結語】本研究うゝら、幼若期におけるプロポフオールとセボフルラン投与により、そ加ぞれ成長後の海馬シ ナ プス可 塑陸に 異常が 生じ ること が示さ れた。 また、 海馬 シナプス可塑性の異常は、学習能の低下と密接 に 関連す る司'讎ヨ 陸が示 唆され た。 幼若朔廟群喋による柑經毒陸の―端に、成長後の海馬機能の低下が存 在する可能出うミ示唆されt
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学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
幼若期の麻酔薬暴露が成長後のラット海馬機能に及ぼす 障害作用
本 論 文 に お い て 著 者 ら は 、 代 表 的 な 全 身 麻 酔 薬 で あ る プ ロポ フ オ ー ル 及び セ ボ フ ル ラン を 幼 若 ラ ッ ト に 暴 露 し 、 海 馬 と 関 連 の あ る 脳 神 経 機 能 に 与 え る 影 響 を 、成 長 後 に 電 気生 理 学 的 手 法 と行 動 観 察 学 的 手 法 を 用 い 調 査 し た 。 電 気 生 理 学 的 手 法 と し て 海 馬CA1領 域 の 長 期 増 強 現 象(Long term potentiation： 以 下LTP)のinvivo recording methodを 用 い 、 ま た 行 動 観 察 学 的 手法 と し てMorris water maze test及 びOpen‑field testを 用 い た 。 そ の 結 果 、LTP形 成 不 全 と 学習 能 カ の 低 下 を同 時 に 認 め た 。 海 馬LTP形 成 は 記 憶 学習 の プ ロ セ スと 深 く 関 連 が ある と 考 え ら れて お り 、 本 論文 に お い て 幼 若 期 の 全 身 麻 酔 薬 暴 露 が 長 期 的 に 海 馬LTP形 成 を 障 害 し 、 学 習 障 害 の 原 因 と な っ て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。 ま た 、 幼 若 動 物 へ の 麻 酔 薬 暴 露 に よ り 必 発 と 考え ら れ る 呼 吸抑 制 が 脳 神 経 系に 与 え る 影 響 を 、 呼 吸 不 全 モ デ ル を 作 製 し 評 価 し た が 、LTPの 形 成 や 学 習 機 能 に 異 常 を 認 め ず、 本 論 文 に お い て は 麻 酔 に よ る 呼 吸 抑 制 の 影 響 は 除 外 で き る 事 が 示 唆 さ れ た 。
上 記 の 報 告 に 対 し 副 査 の 神 谷 教 授 よ り 、 脳 機 能 の 評 価 に あ た り 研 究素 材 と し て 海馬 を 選 択 し た理 由 に つ い て 質 問 が な さ れ た 。 海 馬 に お け るLTP形 成 と 記 憶 学 習 の プ ロ セ ス の 強 い 関 連 を 報 告 し た文 献 は 多 く 、 ま た 手 技 的 に 電 気 生 理 学 的 研 究 を 行 い や す い 部 位 で あ り 、 麻酔 薬 に よ る 学習 障 害 を 電 気 生 理 学 的 側 面 よ り 調 査 す る の に 適 し て い る と 考 え ら れ た た め 、 と 回 答 さ れ た 。 ま た 幼 若 期 のGABA7 NMDAシ ナ プ ス の 特 性 に 関 す る 質 問 が な さ れ 、 ク ロ ラ イ ド ホ メ オ ス タ シ ス の 異 常等 に 関 す る 文 献を 引 用 し た回 答 が な さ れた 。 さ ら に 本論 文 中 の 電 気 生理 学 的 手 法 に関 し て 、input―output特 性 の 評 価や 、 他 の 電 気 生 理 学 手 的 手 法 を 用 い た シ ナ プ ス レ ベ ル の 研 究 の 必 要 性 な ど が 指 摘 さ れ た が 、 実 験 手 法 の 限 界 に よ り 、 本 論 文 に お い てシ ナ プ ス レ ベ ルの 評 価 ・ 考 察は 困 難 で あ り、 今 後 の 研 究課 題 と し て い く 方 針 で あ る 、 と 回 答 さ れ た 。副 査 の 佐 々 木 教授 よ り 、 モ リス 水 迷 路 試 験の 結 果 の 評 価に 関 し て 質 問 が な さ れ た 。 本 論 文 で は 学 習 効 率 の 低 下 を 認 め た が 、 記 憶 保 持 能 カ は 保 た れ て い た 。 記 憶 学 習 の 過 程 に は 未 だ 不 明 な 点 も 多 く 、 電 気 生 理 学 的 結 果 を 以 っ て 行 動 観 察 学 的 結 果 を 全 て 解 明 す る た め に は 、 よ り 詳 細 な 研 究 が 必 要 と考 え ら れ る 、 と回 答 さ れ た 。副 査 の 森 本 教授 よ り 、 組 織学 的 結 果 と 行 動 観 察 学 的 結 果 の 関 連 に 関 し て質 問 が な さ れ た。 プ ロ ポ フ オー ル 、 セ ボ フル ラ ン に よ る組 織 障 害 の 報 告 は 多 数 あ る が 、 行 動 観 察 学 的 結 果 と 相 関 関 係 が 乏 し い 事 が 報 告 さ れ て い る 。 本 論 文 で は 電 気 生 理 学 的 異 常 が 、 行 動 観 察 学 的 結果 と よ く 相 関 して お り 、 組 織学 的 検 討 よ り有 用 で あ る と考 え ら れ る と 回 答 され た 。 さ ら に、 本 論 文 の 結果 を ヒ 卜 へ 適 応出 来 る か 質 問さ れ た 。 ヒ トを用 いた電 気生理 学的 もし く は 組 織 学 的 研 究 は 不 可 能 で あ り 、 ま た 幼 若 期 の 麻 酔 薬 の 影 響 を 調 査 す る た め に は 大 規 模 か つ 良 い デ ザ イ ン の 臨 床 研 究 が 必 要 であ る が 、 現 在 まで エ ビ デ ン スレ ベ ル の 強 い報 告 は な さ れて い な い 。 ヒ
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弘 之
直 二
充 温
秀 裕
岡 谷
木 本
々
吉 神
佐 森
授 授
授 授
教 教
教 教
査 査
査 査
主 副
副 副
ト対する幼若期 の麻酔薬暴露の影響に関し ては不明な点が多く、本論文 の結果をヒトヘ適応するの は困難と考えら れると回答された。主査の 吉岡教授より、使用した麻酔 薬の用量、暴露時期の妥当 性に関する質問 がなされた。用量に関して は両剤の麻酔量に関する文献 に準拠している。投与時期 に 関し ては、生後7日齢 が最も麻酔薬に対して脳神経 の脆弱性が高いと報告され ており、本論文に おける用量、投 与時期は適切と考えられると回答された。また呼吸抑制の影響に関して、より高度の 呼吸抑制モデル では脳神経障害が起こるの ではなぃかと指摘された。本 論文より高レベルの呼吸抑 制 モデ ルを 用い た研 究 では 脳神 経機能の障害が報告 されており、呼吸抑制の程 度によって結果が 異 なる 可能 性が ある 旨 、回 答さ れた 。 さら にGABA/NMDAシナプス作動薬と神経 障害の関係に関し て 質 問 が さ れ た 。GABA/NMDAシ ナ プ ス の 活 動 が 脳 神 経 系 の 分 化、 成熟 、選 別に 重 要な 役割 を 果たすことが報 告されており、麻酔薬による神経毒性の発現に関与していることが考えられる旨回答 がなされた。
本 研 究 は 麻 酔 薬 に よ る 神 経 毒 性 の メ カ ニ ズ ム の 解 明 に 寄 与 す る こ と が 期 待 さ れ る 。 審 査 員 一 同 は 、 こ れ ら の 成 果 を 高く 評 価し 、大 学院 課程 に おけ る研 鑽や 取得 単 位な ども 併 せ 申 請 者 が 博 士 （ 医 学 ） の 学 位 を 受 け る の に 充 分 な 資 格 を 有 す る も の と 判 定 し た 。
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