ヒト頸部迷走神経およびその心臓上枝神経繊維の特性、数量、空間分布

はじめに

現代医学において、迷走神経刺激療法（Vagus Nerve Stimulation, VNS）は、てんかん、肥満、うつ病、心臓疾患などの多くの病気の治療に広く用いられています。全体的な迷走神経刺激法はその有効性が証明されていますが、非選択的な全神経刺激は一連の副作用を引き起こしやすく、療法の効果を制限します。そのため、迷走神経の神経解剖学的構造を深く理解することは、より正確な選択的刺激方法を開発するために重要です。

本研究の目的は、ヒト頸部迷走神経の中段およびその心臓上枝の神経繊維を詳細に特性分析し、迷走神経刺激戦略の最適化に基礎データを提供し、患者に対する副作用を減少させることにあります。この研究は基礎解剖学の知識を拡張するだけでなく、自律神経系と心臓神経支配に関する既存の解剖学的概念に挑戦するものです。

研究の出典および著者紹介

本研究は、Bettina Kronsteiner、Genova Carrero-Rojas、Lukas F. Reissigらの科学者によって共同で行われました。これらの科学者は、ウィーン医科大学の医学物理および生物医療工学センター、解剖学部、および再生医学研究センターに所属しています。本研究成果は、2024年4月25日にElsevier Inc.が出版した《Brain Stimulation》誌に発表され、CC BYライセンス契約に準拠しています。

研究方法

1. サンプル選択と組織採取

研究対象は8人の献体成人（女性5人、男性3人）で、年齢は69歳から82歳まで、神経系疾患の既往がありません。著者はこれらの遺体の頸部迷走神経およびその心臓上枝を取得し、実験標準に従って固定、処理、切片を行いました。

2. 免疫蛍光および定量解析

研究では多色免疫蛍光技術を採用し、抗体標識を通じて異なるタイプの神経繊維を識別し、半自動化された繊維分割ツールを利用して神経繊維の定量分析を行いました。具体的手順は以下の通りです：

1. 切片標識と顕微鏡分析：神経フィラメント（Neurofilament, NF）、髄鞘塩基性タンパク質（Myelin Basic Protein, MBP）、チロシンヒドロキシラーゼ（Tyrosine Hydroxylase, TH）、およびコリンアセチルトランスフェラーゼ（Choline Acetyltransferase, ChAT）などの特異的抗体を用いて、二重および三重免疫蛍光標識を行います。
2. 画像処理と神経繊維の区分：レーザー共焦点顕微鏡を使用して蛍光画像を取得し、その後、Fijiソフトウェアを使用して画像前処理と神経繊維の検出および定量分析を行います。

3. 神経繊維の分布と数量

分析結果は、右側および左側の頸部迷走神経がそれぞれ25489±2781本および23286±3164本の繊維を含むことを示しました。そのうち三分の二は無髄鞘繊維で、三分の一は有髄鞘繊維です。両側の迷走神経の感覚繊維は総繊維の約74％を占め、特異的内臓運動および副交感神経繊維は約13％、交感神経繊維は約13％です。

4. 結果およびデータ分析

研究は、頸部迷走神経および心臓上枝における異なるタイプの神経繊維の特性と分布を詳細に検討しました。右側および左側の心臓上枝はそれぞれ593.5±239.3本および533.3±206本の繊維を含み、その中で、左側心臓上枝の交感神経繊維が右側よりも顕著に多く、左側の交感神経繊維が心臓に対する影響が大きいことがわかりました。

研究の結論および応用価値

本研究成果は、迷走神経の詳細な解剖研究を通じて、選択的刺激が感覚および運動繊維に対して可能であることを示しています。しかし、右側頸部迷走神経が心拍調節に重要な役割を果たしていることに注意が必要です。一方、左側の心臓上枝の交感神経繊維を刺激すると、心律不整などのリスクを引き起こす可能性があります。

本研究の顕著な貢献は、ヒト迷走神経における異なるタイプの繊維の正確な数と分布を初めて明らかにしたことであり、将来における新しい迷走神経刺激方法の開発に理論的な基盤を提供しました。また、本研究は迷走神経および心臓神経支配に関する基礎解剖学の知識を拡大し、自律神経系の既存概念を補完する上で重要な意義を持っています。

研究のハイライトと価値

1. 初の定量分析

本研究は初めてヒト頸部迷走神経およびその心臓上枝の繊維数量を詳細に定量分析し、各タイプの繊維の空間分布特性を明らかにしました。

2. 臨床応用価値

研究結果は、新しく精度の高い迷走神経刺激方法を開発するための重要な解剖学的基盤を提供し、刺激過程での副作用を減少させ、療法の有効性を向上させるのに役立ちます。

3. 基礎解剖学の拡大

研究は従来の迷走神経および心臓神経支配に関する解剖学的概念に挑戦し、ヒト自律神経系の複雑性を探求する新しい視点を提供しました。

4. 技術革新

本研究は多重免疫蛍光標識と半自動化画像分析技術を組み合わせ、神経繊維の定量分析の精度と効率を向上させ、関連するさらなる研究において広く応用する価値があります。

結論

本研究はヒト迷走神経およびその枝の詳細な解剖分析を通じて、異なるタイプの繊維の具体的な数と空間分布特性を明らかにし、迷走神経刺激療法の最適化に貴重な基礎データを提供しました。将来にはさらなる研究と技術の革新を通じて、より正確で安全な迷走神経刺激が実現され、患者により大きな臨床利益をもたらすことが期待されます。