局所冷却は脊髄刺激による末梢血流量の変化をもたらす神経機構を変化させる

Local cooling alters neural mechanisms producing changes in peripheral blood flow by spinal cord stimulation.

抄録

本研究は、異なる後肢皮膚温度での脊髄刺激による末梢血管拡張における感覚求心性線維および交感神経線維のそれぞれの役割を調べるために行われた。交感神経活動を亢進させる戦略として、皮膚の冷却が用いられた[Am. J. Physiol.麻酔したラットの足蹠の皮膚血流をレーザードップラー流速計で記録した。後肢の局所冷却（25℃以下）または中程度の局所冷却（25-28℃）を冷却銅コイルで行った。臨床的に適切なパラメータで、運動閾値の30％、60％、90％で脊髄刺激を行うと、冷却した後肢と適度に冷却した後肢で血管拡張の初期段階が誘導された。さらに、運動閾値の90％での脊髄刺激は、冷却した後肢でのみ血管拡張の後期相を生じ、これは自律神経節ブロック剤であるヘキサメトニウムによってブロックすることが可能であった。中程度に冷却した後肢では、脊髄刺激に対する初期反応はヘキサメトニウムによって影響を受けなかった。一方、カルシトニン遺伝子関連ペプチド受容体の拮抗薬であるCGRP（8-37）により、初期反応、後期反応ともに消失した。後根切断後、運動閾値の90%で脊髄刺激を行うと、冷却した後肢にヘキサメトニウム感受性の血管拡張が誘発された（後期相）。これらの結果は、脊髄刺激による冷却後肢（<25℃）の血管拡張は、交感神経放出線維を介した血管拡張の閾値は感覚神経を介したものよりも高いが、感覚求心性（血管拡張の初期段階）と交感神経放出活性の抑制（後期段階）の両方を介することを示唆している。一方、中程度の温度（25-28℃）では、感覚性求心性線維を介した血管拡張が優勢になることがある。したがって、脊髄刺激による血管拡張には、基礎的な交感神経緊張に応じて2つの相補的なメカニズムが存在する可能性がある。

This study was performed to investigate the respective role of sensory afferent and sympathetic fibers in peripheral vasodilatation induced by spinal cord stimulation at different hindpaw skin temperatures. Cooling the skin was used as a strategy to enhance sympathetic activity [Am. J. Physiol.: Heart Circ. Physiol. 263 (1992) H1197]. Cutaneous blood flow in the footpad of anesthetized rats was recorded using laser Doppler flowmetry. Local cooling (<25 degrees C) or moderate local cooling (25-28 degrees C) of the hindpaw was produced with a cooling copper coil. Spinal cord stimulation delivered at clinically relevant parameters and with 30%, 60%, and 90% of motor threshold induced the early phase of vasodilatation in the cooled and the moderately cooled hindpaw. In addition, spinal cord stimulation at 90% of motor threshold produced the late phase of vasodilatation only in the cooled hindpaw, which was possible to block by the autonomic ganglion-blocking agent, hexamethonium. The early responses to spinal cord stimulation in the moderately cooled hindpaw were not affected by hexamethonium. In contrast, both the early and the late phase responses were eliminated by CGRP (8-37), an antagonist of the calcitonin gene-related peptide receptor. After dorsal rhizotomy, spinal cord stimulation at 90% of motor threshold elicited hexamethonium-sensitive vasodilatation in the cooled hindpaw (late phase). These results suggest that spinal cord stimulation-induced vasodilatation in the cooled hindpaw (<25 degrees C) is mediated via both the sensory afferent (early phase of vasodilatation) and via suppression of the sympathetic efferent activity (late phase) although the threshold for vasodilatation via the sympathetic efferent fibers is higher than that via sensory nerves. In contrast, vasodilatation via sensory afferent fibers may predominate with moderate temperatures (25-28 degrees C). Thus, two complementary mechanisms for spinal cord stimulation-induced vasodilatation may exist depending on the basal sympathetic tone.