Ⅰ───────────────
はじめに
─
神経組織が非常に緩徐な速度で圧迫された場合 どのような変化が起きるのだろうか。急性の鈍的 脳損傷ではしばしば浮腫・出血など多彩な病変と 臨床症状を呈することが多い。しかし非常に遅い 速度の鈍的脳損傷では臨床症状を呈することはま れである。そしてこの病態について臨床研究や動原 著
神経外傷42
（2019
）45
–
49
Official Journal of The Japan Society of Neurotraumatology
黒岩 俊彦
1田畑 均
2大木 純
2遠藤 衆
3T
oShIhIkok
uRoIWA1, h
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ABATA2,
J
uNo
kI2, S
huE
Ndo31 土浦協同病院なめがた地域医療センター
病理
Pathology, Tsuchiura Kyodo General Hospital, Namegata District Medical Center
2 土浦協同病院なめがた地域医療センター
脳神経外科
Neurosurgery, Tsuchiura Kyodo General Hospital, Namegata District Medical Center
3 東京医科歯科大学 実験動物センター
Center of Experimental Animal, Tokyo Medical and Dental University
Key words :
Slow compression brain injury Tissue atrophy
Neuronal deformation Regional cerebral blood flow
Received March 1, 2019
Accepted May 20, 2019
Neurotraumatology 42: 45–49, 2019
Brain tissue is atrophied by slow compression. This change is, different from that by rapid compression which often develops various complications such as brain edema and hemorrhage, a silent change neurologically difficult to detect. Little is investi gated about this slow compression injury, and unknown impor tant mechanism of neuronal death might be involved in this. In order to elucidate the pathophysiology of slow compression injury, it would be necessary firstly to clarify the morphological features of the injured brain tissue in clinical case, then to make an animal experiment model which reproduces similar patho -logical tissue changes. Clinical case : We examined an autopsied brain with frontal meningioma of a 75–year– old male. Thinning of the cortex adjacent to the tumor, atrophy of the ipsilateral cerebral hemisphere and flatten -ing of neuronal cell body and nucleus was observed in the cortex adjacent to the tumor. Animal model: A device for slow compression was installed on the parietal cortex of Japanese white rabbits (n=9) and gradually compressed (100µm/day) the brain for 56.0± 1.3days. Cortical thick -ness decreased to 0.19± 0.07of the control, cross sectional area of lesion side decreased to 0.63± 0.10of the control, Nuclear height ⁄ width ratio of the neuron decreased to 0.43± 0.10from the control. Neurite density was de -creased in Golgi staining specimens. Coil like change of perforating artery was observed in the soft X–ray micro angiography. Regional cerebral blood flow of the com -pressed brain tissue measured by the hydrogen clearance method was kept at 0.95± 0.17of the control. In conclu-sion, slow brain compression causes tissue atrophy, neuronal deformation and reduction of neurite density. This change is not associated with significant decrease of regional cerebral blood flow.
緩徐な圧迫による脳損傷：臨床例と動物実験モデルの組織像
および局所脳血流量
物実験での検討は非常に少ない1,2,3）。本研究では 髄膜腫臨床例の組織像を検討し，新たに作成した 動物実験モデルで緩徐な圧迫による脳の組織像と 血流の変化について検討した。
Ⅱ
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方 法
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臨床例：対象は炭塵肺症の既往がある75
歳男 性，入院2
年前より動作の緩慢と自発性の低下が みられた。入院時に頭重感の訴えがあり，左側不 全片麻痺および歩行障害を認めた。入院後に炭塵 肺症の増悪により死亡した。文書による遺族の同 意後に剖検が行われ，脳所見につき院内倫理委員 会の承認を得て研究が行われた。摘出脳は緩衝ホ ルマリンで固定後に冠状断された。右前頭葉内に30
×27
×18
mmの髄膜腫 WHO grade Iを認め た。前頭葉と腫瘍を含む3
割面よりHematoxylin Eosin（HE）染色とKlüver–Barrera（KB）染色標 本を作成し腫瘍側と対側の大脳割断面積を計測， 各割面で腫瘍に接する皮質に幅2
.5
mmの関心領 域を設定し皮質の厚さと皮質神経細胞核の縦横比 （脳表に対し垂直・水平方向の核幅の比）を計測し た。対側対応部位にも関心領域を設定し同様の計 測を行った（Fig.1
–A）。 動物モデル：実験には9
羽の白色家兎（月齢6
ヵ月，体重約2
.8
kg）を用い，実験動物委員会の 承認後に学内施設で行われた。動物は食餌・水分 に自由にアクセスできるケージ内で個別に飼育，A 群（n=3
）B群（n=2
）C群（n=1
）では低速脳圧迫 デバイスを頭蓋骨に設置し脳表を100
µm／日の速 度で8
週間圧迫した。D群（n=3
）ではデバイス設 置のみ行った。A群とD群ではHEとKB染色， B群ではGolgi–Cox染色を行った。C群では微小 血管撮影を行った4）。A群とD群，B群の1
例で 局所脳血流量を測定した5,6）。 デバイスの設置：麻酔下無菌的に右頭頂部に18
mm （前後長）×9
mm （横幅）の骨窓を作成した。 円筒状（長さ17
mm，直径6
.7
mm）のポリプロピ レン製圧迫子を真鍮製（長さ24
mm，横幅14
.5
mm，厚さ0
.5
mm）の外枠に組み込み，外枠に ナットで固定したボルト（径1
.8
mm）を任意の角 度回転させることにより圧迫子が脳表を任意の深 さ圧迫可能なデバイス（重さ3
.4
g）を作成した （Fig.1
–C）。デバイスを小ネジ釘で頭蓋骨に固定 し，1
日毎に圧迫子が100
µm進むようボルトを 回転させることにより脳を低速で圧迫した。 局所脳血流量測定：圧迫周囲皮質の局所脳血流 量を圧迫子底面の水素クリアランス電極で測定し た。90
％白金10
％イリジウムの径0
.8
mmで尖端0
.5
mmが円錐状の電極を用いた。血流量は圧迫開 始前と9
,18
,27
,36
,45
,54
日後に5
vol％の水素 ガスを吸入させ計測した。 組織学的検討：圧迫開始8
週後に動物を pento-barbitalで深麻酔し緩衝ホルマリン液で灌流固定 し 圧 迫 部 皮 質 を 含 む 冠 状 断 切 片 のHE，KBと Golgi–Cox染色を行った。圧迫群（A群）と非圧迫 群（D群）において圧迫側と対側大脳割面の割断面 積を計測，圧迫部皮質と対側の対応部に幅1
.5
mm Fig.1 A : An autopsied brain of a 75–year–old male. A meningioma in the right frontal region with the atrophy of the surrounding brain parenchyma. Dotted line indicates the boundary between gray matter and white matter and the boundary between the brain and the subarachnoid space. Squares indicate the regions of interest for morphometry. Scale bar = 10 mm. B: A brain of Japanese white rabbit after 8 weeks slow compression developing a semicircular indentation of the cortex of the brain. Squares indicate the regions of interest for morphometry. Klüver–Barrera staining. Scale bar = 3.5 mm. C: Schematic diagram of the slow compression device. Scale bar = 5 mm.の関心領域を設定し皮質厚と関心領域内の皮質神 経細胞核の縦横比を計測した（Fig.
1
–B）。微小血管撮影：圧迫開始
8
週後に動物を深麻酔 し65
％barium sulfate2
％gelatinけ ん 濁 液（10
～15
cc）を左頚動脈より注入，摘出脳をホルマリ ン固定し圧迫部を含む冠状断脳切片の軟X線微小 血管撮影を行った。統計：データはmean ± standard deviationで 示しp値
0
.05
を有意水準とした。皮質厚，割断面 積と神経細胞核縦横比はStudent t test，局所脳血 流量はTukey–Krammer testで検定した。Ⅲ
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結 果
─
臨床例：髄膜腫により圧迫された腫瘍周囲皮質 は萎縮し（Fig.1
–A），周囲皮質の厚さは対側の0
.33
±0
.22
に減少，腫瘍側大脳の冠状断面積は反 対側の0
.77
±0
.02
％に減少した。腫瘍周囲神経細 胞は扁平化していたが核濃縮や胞体の好酸性変化 は な か っ た 。神 経 細 胞 核 の 縦 横 比 は 反 対 側 の1
.07
±0
.04
が圧迫部では0
.48
±0
.13
に減少した。 動物モデル：実験期間中に死亡例はなく神経脱 落症状を認めなかった。8
週間の圧迫後，脳は深 さ5
.5
±0
.78
mmの半円形に陥凹した（Fig.1
–B）。 圧迫側の脳割断面積は対側に比べ0
.63
±0
.10
に減 少，圧迫部皮質の厚さも対側の0
.19
±0
.07
に低下 した。周囲皮質神経細胞は扁平化し，核縦横比は 反 対 側 の0
.92
±0
.12
が0
.43
±0
.10
に 低 下 し た （Fig.2
–A, B）。核濃縮や細胞体の好酸性変化はみ られず炎症細胞浸潤もみられなかった。Golgi–Cox 染 色 で は 圧 迫 部 のneurite の 密 度 低 下 を 認 め （Fig.2
–C, D），軟Ｘ線血管造影では圧迫部皮質の 穿通血管が深部に向かうコイル状の走行を呈した （Fig3
–A, B）。圧迫前に47
.2
±6
.9
ml⁄100
g/min であった皮質局所血流量は開始後は43
.7
±7
.3
ml⁄ Fig.2 A:High magnification image of the atrophic cortex surrounding the compression cylinder. Scale bar = 20 µm.B: Cortex on the opposite side. C: Golgi–Cox staining. High magnification image of the atrophic cortex adjacent to the compression cylinder. Scale bar = 50 µm. D: Cortex on the opposite side.
100
g/min（圧迫前の0
.95
±0
.17
）であり圧迫前後 に有意の変化はなかった。圧迫前と圧迫開始後9
,18
,27
,36
,45
,54
日後の各群間の血流量にも有意 の変動はなかった（Fig.3
–C）。Ⅳ───────────────
考 察
─
急性の鈍的脳損傷ではしばしば多彩な神経症状 が出現し脳出血や虚血など循環障害を伴うことが 知られている。しかし脳の圧迫が非常に緩徐な場 合はどうであろうか。髄膜腫などの腫瘍により 徐々に圧迫された場合，脳は萎縮するが神経症状 はあまり目立たないことが知られている。本報告 の髄膜腫剖検症例でも神経脱落症状は軽微であっ た。 この病態の機序を検討するため我々は白色家兎 を用いた実験モデルを作成し，組織像と脳血流の 変化について検討した。実験モデルでは隣接する 皮質の萎縮と神経細胞の扁平化が再現されていた。 しかし圧迫部皮質の局所脳血流量は正常に保たれ ており穿通動脈は走行がコイル状に変化したもの の開存していた。以上の結果から，緩徐な圧迫に よる脳組織の変化は虚血などの循環障害を介さな いで生じていると推定した。 本研究で脳血流量測定に用いた水素クリアラン ス法では0
.1
mmと微小な距離間の血流量の変化 も検出可能と報告されているので7），今回の結果 から緩徐に圧迫された領域には虚血が起きていな いと推定できる。しかし局所脳血流量の測定法は 進歩しており，非侵襲的にマッピングも今日可能 である。そのような測定方法用いた血流評価が今 後望まれる。 本報告の臨床例では神経症状は軽微であった。 そして動物実験例でも神経脱落症状を認めなかっ た。しかし実験例のGolgi–Cox染色では圧迫部の neuriteの密度は減少していた。したがって何らか の神経機能の低下は生じていた可能性がある。緩 徐に圧迫された皮質に於ける神経細胞の機能と関 連するdendritic spine密度の検討や神経生理学的 な検討が今後重要と考えられる8）。 髄膜腫などの腫瘍周囲に脳浮腫が生ずることは よく知られている9,10）。腫瘍周囲性浮腫の機序と して圧迫による周囲組織の循環障害や腫瘍自体の 産生が考えられる。今回報告した動物実験モデル では圧迫部周囲に循環障害はみられず脳浮腫が生 じていなかった。この結果は，浮腫液は循環障害 性ではなく腫瘍自体から産生されるという機序と 矛盾しない所見であった。脳は鈍的脳損傷や頭蓋 占拠性病変などで非常に緩徐な圧迫を受けただけ では脳浮腫を生じないと考えられる。Ⅴ
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おわりに
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髄膜腫臨床例と新たに作成した脳を緩徐に圧迫 する動物実験モデルでの観察から，脳は緩徐に圧 迫されると萎縮し神経細胞は扁平に変形すること がわかった。周囲脳組織には循環障害は起きてい ないため萎縮や扁平化は他の機序により生じてい ると考えられる。Fig.3 A: Soft X–ray microangiography. High magnifi -cation image of the atrophic cortex. Scale bar = 520 µm.
B: Corresponding cortex on the opposite side. C : Regional cerebral blood flow (rCBF) of the cortex in the experimental group (solid line) and in the control group (dashed line). The unit of the vertical axis is regional cerebral blood flow (ml/100 g/min). The unit of the horizontal axis is the number of days of slow brain compression. B refers to before slow compression.
本論文の要旨は第42回日本脳神経外傷学会（2019年3 月8～9日，兵庫）で発表した。 著者のうち，遠藤衆は，自己申告によるCOI報告書を 「神経外傷」編集委員会に提出しています。その他の著 者全員は日本脳神経外科学会へのCOI自己申告を完了 しています。いずれも本論文の発表に関して開示すべ きCOIはありません。 文 献
1) Kim P, Haise T, Kawamoto T, et al. : Delayed myelopathy induced by chronic compression in the rat spinal cord. Ann Neurol 55: 503–511, 2004.
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3) Schramm J, Hashizume K, Fukushima T, et al. : Experimental spinal cord injury produced by slow, graded compression. J Neurosurg 50: 48–57, 1979. 4) Kuroiwa T, Tsuyumu M, Takei H, et al. : Effects of
Nd:YAG and CO2 lasers on cerebral microvasculature study in normal rabbit brain. J Neurosurg 64: 128–133, 1986.
5) Kuroiwa T, Shibutani M, Okeda R : Nonhyperemic blood flow restoration and brain edema in experimental focal cerebral ischemia. J Neurosurg 70: 73–80, 1989. 6) Lamar JC, Carati P, Van Delft AM : Regional cerebral
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9) Bradac GB, Ferszt R, Bender, A, et al. : Peritumoral edema in meningiomas. A radiological and histological study. Neuroradiology 28: 304–312, 1986.
10) Inamura T, Nishio S, Takeshita I, et al. : Peritumoral brain edema in meningiomas–influence of vascular supply on its development. Neurosurgery 31: 179–185, 1992.
■黒岩 俊彦 土浦協同病院なめがた地域医療センター 病理 〒311–3516 茨城県行方市井上藤井 98–8
