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Findings
末梢神経を損傷すると、軸索変性とミエリン分解、そして急速な再生という連続したパターンが開始される. 炎症過程とそのメディエーターは、損傷後の軸索変性と再生過程の両方の制御に関与していることが示唆されている。 これらの過程で重要な役割を果たすと考えられる炎症性メディエーターの1つが、酵素シクロオキシゲナーゼ-2 (COX-2) であり、細胞膜のアラキドン酸をプロスタグランジンに代謝するなどの炎症促進作用がある。
COX-2 は、様々なタイプの末梢神経損傷後に、マクロファージやシュワン細胞で発現が上昇しプロスタグランジン生成が増加する … 軸索再生中のCOX-2のアップレギュレーションに関する研究は、主に、再生プロセスそのものではなく、神経障害性疼痛の誘発への関与に集中している 。 しかし、神経損傷後にCOX-2が強く発現し、炎症性サイトカインなどの炎症メディエーターを調節することができるという事実は、この酵素が神経再生の進化においても重要な役割を果たすことを示唆しています。 CLXは、脳虚血や実験的炎症性神経炎のモデルで神経保護作用を示した。 また,CLXの使用は,ラットの末梢神経損傷後の神経障害性疼痛の軽減に有効であることが示されている. 最近の研究では,他の作用機序が関与していると考えられるが,非選択的COX阻害剤であるアセチルサリチル酸が,ラットの神経破砕病変後の機能回復を促進することが明らかにされた . しかし,CLXが末梢神経損傷後の機能回復に及ぼす影響については,我々の知る限り,これまで検討されたことはない. 本研究では,ラット坐骨神経破砕モデルを用いて,CLXの末梢神経損傷後の機能回復に及ぼす影響を検討した. 本研究では、Wistar系雄性ラット(250-300 g)15匹を使用した。 動物は温度調節された部屋で、12時間の明暗サイクルで飼育され、餌と水を自由に摂取できるようにした。 実験群(n=5)、対照群(n=5)、シャム群(n=5)。 実験群および対照群では、以下のように片側坐骨神経破砕を行った。 ペントバルビタール(Anestesal, Pfizer Inc, Mexico)(50mg/kgip)で麻酔後、坐骨神経を露出させるため、上肢を小さく切開し、筋肉を切り離す。 その後、幅1mmの鋸歯状でない止血クランプで、標準的な力で30秒間、ミッドタイトレベルで神経を押しつぶした。 偽グループでは、坐骨神経は露出させるが、潰さない。 その後、筋肉と皮膚を別々に縫合し、動物は個別のケージで療養させる。 この破砕傷害は神経機能の回復を研究するための軸索切断のモデルとして使用できる。
実験群の動物にはCLX(Celebrex®, Pfizer Inc, Mexico)(10mg/kgを傷害直前と7日間毎日ip投与)した。
神経回復の信頼できる評価である坐骨機能指数(SFI)の評価は、すべての動物で0日目(手術前)と手術後1、7、14、21日目に行われた。 ラットの後肢に水溶性黒インクで印をつけ、幅12cm、長さ50cmの狭い通路を自由に歩かせ、通路の床を覆う白い紙の上に足跡を残した。 踵から第3趾の先端までの距離と、第1趾と第5趾の間、第2趾と第4趾の間の距離として定義される趾間および中間趾間の両方を、0.5mm単位で測定した。 正常な手足と負傷した手足の両方を評価した。 各動物について1肢あたり3つの足跡を測定し,その値を平均してSFIを算出した(別掲参照). SFIが100に近いと重度の障害を示し、0に近いと正常とみなされる。
機能回復もGoldらの記載に従って、すべての動物の運動および歩行開始日を登録することによって調査した。 2人の盲検者が毎日回復度を調べ、各動物が足を右回しにしてつま先を動かせるようになるまでの日数(運動開始)と、負傷した後肢の足とつま先を使って歩けるようになるまでの日数(歩行開始)を記録する。 その後、各群の平均値を算出し、比較した。
SFIの経時変化は、2元配置分散分析(ANOVA)を用いて群間で比較した。 ANOVAで群間有意差が認められた場合、Tukey post hoc testを適用し、差の場所を求めた。 一元配置分散分析により、対照群と実験群との間の運動および歩行開始の比較を行った。 データはSPSS 11.0 (SPSS Inc. Software, Chicago, Illinois, USA) 統計ソフトで解析し、すべての値は平均 +/- SDで表し、P < 0.05 を統計的に有意とした。
手術前、すべての動物のSFI値は0(正常)に近く、神経破砕直後の値は90以上(重度の障害)で、グループ間の統計的差異はない。 その後、1日目から最終日まで、実験群のラットは対照群と比較して有意に早い回復を示し(P = 0.02、被験者間反復測定ANOVA)、ポストホックテストでは7日目に有意差を示した(80.運動と歩行の日齢は、実験群のラットが対照群に比べ早く到達し、運動のみ統計的に有意であった(11.4 +/- 1.1 vs. 13.6 +/- 1.8). Sham群では、試験期間中、SFI値は正常であった(表(table11))。
Table 1
Motor functional recovery after sciatic nerve crush
グループ(n = 各5) | SFI day 0 | SFIdayの結果 1 | SFI day 7 | SFI day 14 | SFI day 21 | 運動開始(日) | 歩行開始(日) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Control (saline) | -…3.15 +/- 6.38 | 84.5 +/-11.8 | 80.2 +/- 6.3 | 59 +/- 10.2 | 27.5 +/-6.3 | 13.6 +/- 1.5 | 14.6 +/- 1.8 | |
実験Celecoxib 10 mg/kg/日 | 0.83 +/- 6.64 | 77.9 +/- 3.3 | * 66 +/- 12.1 | 52.4 +/- 8.3 | 16.1 +/-14.3 | *11.4 +/- 1.1 | 12.8 +/- 1.3 | |
Sham | 0.14 +/- 5.88 | 3 +/- 3.7 | -0.3 +/- 6.1 | 2.4 +/- 5.7 | 1 +/- 5.1Sham | 1 +/- 5.0 0.1 +/- 5.07 | 1 | 1 |
* はコントロールとの有意差 (P < 0.05)
すべての値は平均 +/- SD で表される。
この結果は、CLXがラットにおいて坐骨神経破砕後の機能回復を促進することを示しています。 しかし,サンプルサイズが小さく,SDが大きいという統計的弱点があり,組織学的あるいは電気生理学的な証拠がないため,CLXが軸索再生に対して同様の効果を有すると結論づけることはできない. COX-2は、様々な神経疾患において神経炎症を調節することが示されており、炎症性サイトカインは、神経損傷後の変性と再生につながる炎症プロセスの編成に関与していると考えられている 。 これらのサイトカインの1つである腫瘍壊死因子α(TNF-α)は、炎症細胞においてさらなる炎症性サイトカインの産生を促進する転写因子である核因子カッパブ(NF-kappab)の活性化を誘導することが知られています。 最近,CLXがTNF-α依存性のNF-kappaBの活性化を抑制し,強い抗炎症活性を示すことが示された. マクロファージとシュワン細胞もまた、傷ついた末梢神経の軸索変性と再生に重要な役割を果たしており、COX-2は末梢神経炎症時にこれらの細胞の両方で発現が増加する . さらに、COX-2阻害は、in vitroの神経細胞におけるマクロファージおよびグリア細胞の神経毒性活性を抑制することが示されている . これらの作用のいずれかが、本研究の結果をもたらすメカニズムであるかどうかは、さらなる調査が必要である。 しかしながら,本研究の結果は,CLXが末梢神経損傷後の機能回復の経過を有益に変化させることを示唆している<963>.