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Elucidation of the central regulating mechanisms of colorectal motility via descending pain inhibitory pathway

Research Project

Project/Area Number 17H03932
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Integrative animal science
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

Shimizu Yasutake  岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (40243802)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 欣郎  岩手大学, 農学部, 教授 (10252123)
古江 秀昌  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20304884)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywords消化管 / 排便 / 脊髄 / 下行性疼痛抑制経路 / 大腸運動 / 過敏性腸症候群
Outline of Final Research Achievements

The present study demonstrates that in rats to electrical stimulation of the raphe nuclei, the A11 region, and the locus coeruleus, which are rich in cell bodies of monoaminergic neurons, enhances colorectal motility in rats. Intracolonic administration of capsaicin activates the descending pain inhibitory pathway, the descending serotoninergic and dopaminergic neurons, leading to facilitation of colorectal motility in male rats. In female rats, GABAergic neurons in addition to serotoninergic neurons are activated in response to noxious stimulation to the colorectum. GABA may compete for facilitative action of 5-HT in the spinal defaecation centre, and thereby colorectal motility is not enhanced in response to intracolonic administration of capsaicin. These results may contribute to the establishment of new therapeutic methods targeting the spinal cord.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ストレスに起因する過敏性腸症候群は、致死的ではないものの患者のQOLを著しく低下させるため、治療法の確立が喫緊の課題となっている疾病である。治療法の確立のためには、中枢神経系による大腸運動制御機構を解明する必要がある。本研究では“痛みの抑制経路と大腸運動の調節経路が脊髄腰仙随部に存在する排便中枢で連動する”という新しい概念を提唱するに至った点に学術的な意義がある。このような成果は、薬物治療のターゲットを提示することが期待される。とりわけ、下痢や便秘の発生に性差がある機序の一端を解明できたことは社会的な意義が大きく、オーダーメイドの治療に貢献できる可能性を持つ。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (39 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (33 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Roles of the noradrenergic nucleus locus coeruleus and dopaminergic nucleus A11 region as supraspinal defecation centers in rats.2019

    • Author(s)
      Nakamori H, Naitou K, Horii Y, Shimaoka H, Horii K, Sakai H, Yamada A, Furue H, Shiina T, Shimizu Y.
    • Journal Title

      Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol.

      Volume: 317 Issue: 4 Pages: G545-G555

    • DOI

      10.1152/ajpgi.00062.2019

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Descending monoaminergic pathways projecting to the spinal defecation center enhance colorectal motility in rats2018

    • Author(s)
      Naitou Kiyotada、Nakamori Hiroyuki、Horii Kazuhiro、Kato Kurumi、Horii Yuuki、Shimaoka Hiroki、Shiina Takahiko、Shimizu Yasutake
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology

      Volume: 315 Issue: 4 Pages: G631-G637

    • DOI

      10.1152/ajpgi.00178.2018

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local regulatory mechanism to coordinate colorectal motility in rats2018

    • Author(s)
      Sawada Rika、Nakamori Hiroyuki、Naitou Kiyotada、Horii Kazuhiro、Horii Yuuki、Shimaoka Hiroki、Shiina Takahiko、Shimizu Yasutake
    • Journal Title

      Physiological Reports

      Volume: 6 Issue: 10 Pages: e13710-e13710

    • DOI

      10.14814/phy2.13710

    • NAID

      120007017306

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization of peristaltic motility in the striated muscle portion of the esophagus using a novel in vivo method in rats2018

    • Author(s)
      Horii Kazuhiro、Shiina Takahiko、Naitou Kiyotada、Nakamori Hiroyuki、Horii Yuuki、Shimaoka Hiroki、Shimizu Yasutake
    • Journal Title

      Neurogastroenterology & Motility

      Volume: 31 Issue: 4

    • DOI

      10.1111/nmo.13518

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Medullary raphe nuclei activate the lumbosacral defecation center through the descending serotonergic pathway to regulate colorectal motility in rats.2018

    • Author(s)
      Nakamori H, Naitou K, Horii Y, Shimaoka H, Horii K, Sakai H, Yamada A, Furue H, Shiina T, Shimizu Y.
    • Journal Title

      Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol.

      Volume: 314 Issue: 3 Pages: G341-G348

    • DOI

      10.1152/ajpgi.00317.2017

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  • [Journal Article] Exogenous serotonin regulates colorectal motility via the 5-HT2 and 5-HT3 receptors in the spinal cord of rats.2018

    • Author(s)
      Nakamori H, Naitou K, Sano Y, Shimaoka H, Shiina T, Shimizu Y.
    • Journal Title

      Neurogastroenterol. Motil.

      Volume: 30 Issue: 3

    • DOI

      10.1111/nmo.13183

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  • [Presentation] 痛覚過敏を誘発したラットにおける下行性疼痛抑制経路を介した大腸運動制御に対するオキシトシンの抑制作用2020

    • Author(s)
      堀井和広、島岡弘樹、堀井有希、椎名貴彦、志水泰武
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      第97回日本生理学会大会
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      植田大海、白石光也、中森裕之、椎名貴彦、志水泰武、内藤清惟
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      第97回日本生理学会大会
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      堀井和広、江原優花、内藤清惟、中森裕之、椎名貴彦、志水泰武
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      椎名貴彦、堀井和広、志水泰武
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      第61回日本平滑筋学会総会
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  • [Presentation] 大腸炎モデル動物における結腸運動の神経制御機構2019

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      椎名貴彦、堀井和広、志水泰武
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  • [Presentation] The mechanism of sexually dimorphic responses of colorectal motility by noxious stimulation in rats.2019

    • Author(s)
      Kazuhiro Horii, Yuka Ehara, Kiyotada Naitou, Hiroyuki Nakamori, Takahiko Shiina, Yasutake Shimizu
    • Organizer
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019)
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  • [Presentation] Regulation of gastric motility by histamine via interstitial cells of Cajal in the Syrian hamster.2019

    • Author(s)
      Takahiko Shiina, Kazuhiro Horii, Satoru Naganuma, Shohei Yasuda, Yasutake Shimizu
    • Organizer
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sexually dimorphic regulation of colorectal motility by descending pain inhibitory pathways in rats.2019

    • Author(s)
      Kazuhiro Horii, Yuka Ehara, Kiyotada Naitou, Hiroyuki Nakamori, Takahiko Shiina, Yasutake Shimizu
    • Organizer
      10th Joint Symposium of Veterinary Research in East Asia
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ラットの下行性疼痛抑制経路を介した大腸運動制御における雌雄差2018

    • Author(s)
      堀井和広、江原優花、内藤清惟、中森裕之、椎名貴彦、志水泰武
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      第65回中部生理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 侵害刺激による大腸運動の促進反応に性差がみられるメカニズムの解明2018

    • Author(s)
      堀井和広、江原優花、内藤清惟、中森裕之、椎名貴彦、志水泰武
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      第161回日本獣医学会学術集会
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  • [Presentation] ラットの大腸運動を制御するモノアミン関連神経核2018

    • Author(s)
      中森裕之、内藤清惟、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
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      第60回日本平滑筋学会総会
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  • [Presentation] 肥満細胞によるスンクス食道平滑筋運動の調節機構2018

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      椎名貴彦、堀井和広、矢部富雄、志水泰武
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      第60回日本平滑筋学会総会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ラットのモノアミン関連神経核による脊髄排便中枢を介した大腸運動制御2018

    • Author(s)
      中森裕之、内藤清惟、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
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      第28回日本病態生理学会大会
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  • [Presentation] ラットの痛みによる大腸運動制御における脊髄内伝達物質の性差2018

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      堀井和広、江原優花、中森裕之、内藤清惟、椎名貴彦、志水泰武
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      第28回日本病態生理学会大会
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  • [Presentation] カハールの間質細胞を介したヒスタミンによるハムスター胃運動の亢進反応2018

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      椎名貴彦、長沼悟、安田昇平、志水泰武
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      第28回日本病態生理学会大会
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  • [Presentation] 下行性疼痛抑制系による脊髄排便中枢の活性化2018

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      志水 泰武、内藤 清惟、中森 裕之、堀井和広、椎名貴彦
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  • [Presentation] ラットにおける下行性疼痛抑制経路を介した大腸運動制御には性差が存在する2018

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      堀井和広, 江原優花, 内藤清惟, 中森裕之, 椎名貴彦, 志水泰武
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  • [Presentation] 麻酔下ラットでの脊髄排便中枢におけるソマトスタチンの大腸運動促進作用2018

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      内藤清惟, 椎名貴彦, 中森裕之, 堀井和広, 志水泰武
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      第95回 日本生理学会大会
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  • [Presentation] ラット食道運動を制御するプリン作動性機構の解明2018

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      椎名貴彦, 堀井和広, 内藤清惟, 中森裕之, 志水泰武
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      第95回 日本生理学会大会
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      堀井和広、中森裕之、内藤清惟、椎名貴彦、志水泰武
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      第64回 中部日本生理学会
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  • [Presentation] ラットを用いた新規in vivo 食道運動実験系の確立2017

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      堀井和広、椎名貴彦、中森裕之、内藤清惟、志水泰武
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      第16回 生体機能研究会
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      澤田梨花、内藤清惟、中森裕之、堀井有希、島岡弘樹、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
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      第160回 日本獣医学会学術集会
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  • [Presentation] ラットにおける脊髄のセロトニン受容体を介した延髄縫線核群による大腸運動制御2017

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      中森裕之、内藤清惟、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
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  • [Presentation] 脊髄排便中枢におけるソマトスタチンによる大腸運動亢進メカニズムの検討2017

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      内藤清惟、中森裕之、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
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  • [Presentation] ラット食道横紋筋運動の制御におけるカプサイシン感受性内在神経回路の役割2017

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      椎名貴彦、嶋 剛士、大橋 錬、内藤清惟、中森裕之、堀井有希、島岡弘樹、志水泰武
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  • [Presentation] カリウムチャネルを介するラット食道横紋筋の運動制御2017

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      堀井和広、中森裕之、内藤清惟、椎名貴彦、志水泰武
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  • [Presentation] Identification of neurotransmitters acting on the spinal defecation center in rats.2017

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      Kiyotada NAITOU, Hiroyuki NAKAMORI, Takahiko SHIINA, Yuuki SANO, Hiroki SHIMAOKA, Kazuhiro HORII, Yasutake SHIMIZU
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      International Society for Autonomic Neuroscience 2007 Conference(国際自律神経学会2017)
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      Hroyuki NAKAMORI, Kiyotada NAITOU, Yuuki SANO, Hiroki SHIMAOKA, Kazuhiro HORII, Takahiko SHIINA, Yasutake SHIMIZU
    • Organizer
      International Society for Autonomic Neuroscience 2007 Conference(国際自律神経学会2017)
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  • [Presentation] A novel in vivo method is useful for investigating central mechanisms of esophageal peristalsis in rats.2017

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      Kazuhiro Horii, Takahiko Shiina, Kiyotada Naitou, Hiroyuki Nakamori, Yuuki Sano, Hiroki Shimaoka, Yasutake Shimizu
    • Organizer
      International Society for Autonomic Neuroscience 2007 Conference(国際自律神経学会2017)
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  • [Presentation] 脊髄排便中枢に着目した排便障害の病態メカニズムの解明2017

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      内藤清惟、中森裕之、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
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      第27回 日本病態生理学会大会
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  • [Presentation] ラット延髄縫線核群による脊髄排便中枢を介した大腸運動制御機構2017

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      中森裕之、内藤清惟、堀井和広、椎名貴彦、志水泰武
    • Organizer
      第27回 日本病態生理学会大会
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  • [Presentation] カプサイシン感受性局所神経回路によるラット食道横紋筋運動の調節2017

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      椎名貴彦、嶋 剛士、大橋 錬、内藤清惟、中森裕之、堀井有希、島岡弘樹、志水泰武
    • Organizer
      第27回 日本病態生理学会大会
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  • [Presentation] ラット食道横紋筋の運動制御に対するカリウムチャネルの関与2017

    • Author(s)
      堀井和広、中森裕之、内藤清惟、椎名貴彦、志水泰武
    • Organizer
      第27回 日本病態生理学会大会
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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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