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Hypothalamo-neurohypophysial and hypothalamo-spinal nociceptive pathways in the arthritis using transgenic rats

Research Project

Project/Area Number 16K10925
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Orthopaedic surgery
Research InstitutionUniversity of Occupational and Environmental Health, Japan

Principal Investigator

Kawasaki Makoto  産業医科大学, 医学部, 講師 (40644860)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上田 陽一  産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
Research Collaborator SUZUKI Hitoshi  
OHNISHI Hideo  
SAKAI Akinori  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords関節炎 / オキシトシン / バゾプレッシン / 視床下部―下垂体―副腎軸 / 脊髄後角 / c-Fos遺伝子 / TRPV / カラゲニン関節炎 / 視床下部ー下垂体ー副腎軸 / c-fos遺伝子 / eGFP遺伝子 / トランスジェニックラット / カラゲニン / 生理活性 / 神経科学 / 整形外科学 / 疼痛
Outline of Final Research Achievements

We evaluated the neurological reaction in the hypothalamo-neurohypophysial and spinal pathway using the knee arthritis model. The neuronal activity in the hypothalamus, anterior pituitary (AP) and lumbar segments (L4) were examined. The neuronal activities of oxytocin (OXT) and vasopressin (AVP) cells in the hypothalamus, and the lamina I-II cells associated nociceptive modulation of the ipsilateral dorsal horn in the L4, and the cells in the AP associated stress modulation were increased in the arthritis rats. The synthesis of nociceptive and stress related hormones such as OXT and AVP, corticotropin-releasing hormone and proopiomelanocortin were increased simultaneously by arthritis. In addition, transient receptor potential vanilloid (TRPV) 1 and 4 knock out mice were used to observe the responses of spinal dorsal horn cells to nociceptive stress. The result suggested that the deletion of these genes associated the neuronal activation in the lamina III-IV cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

疼痛受容において、全身の疼痛反応に密接に関係していると考えられている中枢神経系の役割は不明な点が多い。本研究課題では、関節炎発症による疼痛モデルラットを用い、疼痛受容経路(視床下部-脊髄後角Ⅰ層およびⅡ層)に局在するニューロンの活性化を最初期遺伝子であるc-Fosを指標に可視化・定量評価し、侵害受容およびストレス関連ホルモンの合成が増加していることを明らかにした。また、TRPV1および4 に着目し、疼痛刺激により、これらの遺伝子欠損は脊髄後角I-II層だけでなく、III-IV層神経細胞活性化を促すことを確認した点は、疼痛治療のターゲットとして注目される可能性があり社会的意義があると考える。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Neuropathic Pain Up-Regulates Hypothalamo-Neurohypophysial and Hypothalamo-Spinal Oxytocinergic Pathways in Oxytocin-Monomeric Red Fluorescent Protein 1 Transgenic Rat2019

    • Author(s)
      Nishimura Haruki、Kawasaki Makoto、Suzuki Hitoshi、Matsuura Takanori、Motojima Yasuhito、Ohnishi Hideo、Yamanaka Yoshiaki、Yoshimura Mitsuhiro、Maruyama Takashi、Saito Reiko、Ueno Hiromichi、Sonoda Satomi、Nishimura Kazuaki、Onaka Tatsushi、Ueta Yoichi、Sakai Akinori
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 406 Pages: 50-61

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2019.02.027

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of Trpv1 and Trpv4 in surgical incision-induced tissue swelling and Fos-like immunoreactivity in the central nervous system of mice2018

    • Author(s)
      Motojima Yasuhito、Nishimura Haruki、Ueno Hiromichi、Sonoda Satomi、Nishimura Kazuaki、Tanaka Kentaro、Saito Reiko、Yoshimura Mitsuhiro、Maruyama Takashi、Matsuura Takanori、Suzuki Hitoshi、Kawasaki Makoto、Ohnishi Hideo、Sakai Akinori、Ueta Yoichi
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: 678 Pages: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2018.05.001

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparison of the induction of c- fos -eGFP and Fos protein in the rat spinal cord and hypothalamus resulting from subcutaneous capsaicin or formalin injection2017

    • Author(s)
      Motojima Yasuhito、Matsuura Takanori、Yoshimura Mitsuhiro、Hashimoto Hirofumi、Saito Reiko、Ueno Hiromichi、Maruyama Takashi、Sonoda Satomi、Suzuki Hitoshi、Kawasaki Makoto、Ohnishi Hideo、Sakai Akinori、Ueta Yoichi
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 356 Pages: 64-77

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2017.05.015

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] c-fos-eGFPトランスジェニックラットを用いた膝関節炎モデルにおける中枢神経系生理活性の解明2018

    • Author(s)
      西村春来, 川﨑展, 元嶋尉士, 鈴木仁士, 大西英生, 上田陽一
    • Organizer
      第62回日本リウマチ学会総会・学術集会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] オキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットを用いた神経障害性疼痛モデルにおける中枢神経系生理活性について2018

    • Author(s)
      西村春来, 川﨑展, 元嶋尉士, 鈴木仁士, 大西英生, 吉村充弘, 丸山崇, 齋藤玲子, 上野啓通, 園田里美, 西村和朗, 田中健太郎, 上田陽一, 酒井昭典
    • Organizer
      第40回日本疼痛学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Neuropathic Pain Upregulates the Hypothalamo-neurohypophysial/-spinal Oxytocinergic Pathways in the Oxytocin-mRFP1 Transgenic Rat.2018

    • Author(s)
      Kawasaki Makoto, Nishimura Haruki, Matsuura Takanori, Suzuki Hitoshi, Ohnishi Hideo, Yamanaka Yoshiaki, Ueta Yoichi, Sakai Akinori
    • Organizer
      65th Orthopaedic Research Society
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regional and time-course differences in the induction of c-fos-eGFP fluorescence in the spinal cord and hypothalamus of transgenic rats after nociceptive and inflammatory stimuli2017

    • Author(s)
      Motojima Y, Kawasaki M, Suzuki H, Ohnishi H, Matsuura T, Yoshimura M, Hashimoto H, Saito R, Ueno H, Maruyama T, Sonoda S, Mori T, Sabanai K, Sakai A, Ueta Y.
    • Organizer
      63th Orthopedic Research Society
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, CA, USA
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 炎症・疼痛刺激に対するラット脊髄・視床下部のc-fos-eGFPおよびFosタンパクの発現動態の検討2017

    • Author(s)
      元嶋 尉士, 川崎 展, 大西 英生, 鈴木 仁士, 松浦 孝紀, 森 俊陽, 佐羽内 研, 塚本 学, 上田 陽一
    • Organizer
      第61回日本リウマチ学会総会・学術集会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Fluorescent visualization of oxytocin neurons activated by acute nociceptive stimuli in the c-fos-eGFP transgenic rats.2017

    • Author(s)
      Yasuhito Motojima, Haruki Nishimura, Takanori Matsuura, Mitsuhiro Yoshimura, Hirofumi Hashimoto, Reiko Saito, Hiromichi Ueno, Takashi Maruyama, Satomi Sonoda, Kazuaki Nishimura, Kentaro Tanaka, Hitoshi Suzuki, Makoto Kawasaki, Hideo Ohnishi, Akinori Sakai, Yoichi Ueta
    • Organizer
      4th World Congress of Reproductive Biology
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットを用いた神経障害性疼痛モデルにおける中枢神経系生理活性について2017

    • Author(s)
      西村 春来, 川崎 展, 元嶋 尉士, 鈴木 仁士, 大西 英生, 吉村 充弘, 丸山 崇,齋藤 玲子,上野 啓通,園田 里美, 西村 和朗, 田中 健太郎,上田 陽一,酒井 昭典
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会・第13回環境生理学プレコングレス
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ラット尾懸垂時の延髄および視床下部における Fos タンパクの発現動態2016

    • Author(s)
      元嶋尉士、上野啓通、吉村充弘、丸山崇、橋本弘史、齋藤玲子、園田里美、川崎展、鈴木仁士、大西英生、酒井昭典、上田陽一
    • Organizer
      第67回西日本生理学会
    • Place of Presentation
      レインボー桜島(鹿児島県・鹿児島市)
    • Year and Date
      2016-10-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 侵害刺激による脊髄および視床下部におけるFosタンパクの発現動態のc-fos-eGFPトランスジェニックラットを用いた検討2016

    • Author(s)
      元嶋尉士、鈴木仁士、松浦孝紀、吉村充弘、橋本弘史、齋藤玲子、上野啓道、丸山崇、園田里美、川崎展、大西英生、酒井昭典、上田陽一
    • Organizer
      第34回内分泌代謝学 サマーセミナー
    • Place of Presentation
      ホテル夢家(福岡県・糟屋郡)
    • Year and Date
      2016-07-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 炎症・疼痛ストレスに対する脊髄および視床下部におけるFosタンパクの発現動態のc-fos-eGFPトランスジェニックラットを用いた検討2016

    • Author(s)
      元嶋尉士、松浦孝紀、鈴木仁士、川崎展、大西英生、森俊陽、佐羽内研、塚本学、上田陽一
    • Organizer
      第60回日本リウマチ学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-04-21
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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