痛みの性差をもたらす痛覚の神経回路メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	21K15345
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 48020:Physiology-related
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	金谷萌子東京女子医科大学, 医学部, 助教 (00759805)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	視床改編 / 触覚 / マウス / 細胞外電気生理 / 疼痛 / 視床 / 性ステロイド / 性差 / 痛み / 痛覚
Outline of Research at the Start	近年、痛みの性差研究の重要性は増しているが、痛みの感覚的側面を担う神経回路に対する性ステロイドホルモンの影響という視点からアプローチした研究は乏しい。本研究では、「痛み経路の一つである『不確帯（ZI）に局在するparvalbumin細胞から出力し、視床後核（Po）を経由後、大脳皮質のDysgranular領域（Dys）に入力する』経路が、雌ではエストロゲンによって制御される」という仮説を検証する。組織形態学や光遺伝学的手法を利用した電気生理、行動解析を用いて、ZI→Po→Dys経路それぞれの段階においてエストロゲンによる影響があるか否か、雌雄差はあるか否かを明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	痛みの制御の性差を明らかにすることを目的として、神経回路からアプローチすることを想定していた。その準備段階として、前年度は痛みの感覚成分を構成する経路の中でも、末梢から一次体性感覚野までの中継地点である視床後核からの細胞外電位記録を中心に実験を行った。しかし、想定していた脳領域組織学的な違いによる痛み応答が認められなかったため、本研究室で行っていた神経回路改編に着眼点を起き今年度は実験を進めた。マウスのヒゲは優れた触覚センサーであり、ヒゲで周囲の物体に触れることでその位置を正確に測ることが可能である。ヒゲからの感覚入力は三叉神経核を介して内側毛帯線維を通って視床に到達する。視床後内側腹側核に送られた情報はその後一次体性感覚野で処理される。この伝導路の一部を成す「内側毛帯線維から視床後内側腹側核への入力」は、発達過程において多重支配から単一支配へ変化することが、組織学的にも電気生理学的にも知られている。眼窩下神経を切断したモデルにおいては、当該支配様式が再び多重支配へと変化することも知られている。そこで、まずは発達段階において、この様式の変化が、触覚センサーとしてのヒゲの機能においてどのような意味をもつのか明らかにすることを目的とした。生後12-15日にヒゲを抜去したマウスと無処置マウスを用意し、成熟後にin vivo電気生理学的実験を用いてヒゲ刺激に対する視床後内側腹側核の細胞応答を比較した。ヒゲ刺激として、低頻度刺激と高頻度刺激を与えた。その結果、ヒゲ抜去マウスは、対照マウスと比べて低頻度のヒゲ刺激に応答する細胞の割合が多い傾向にあった。また、ヒゲの刺激の方向選択性や、応答にタイムロックがかかっているか否かについても対照群と比べて異なっていた。以上より、臨界期にヒゲを抜去してしまうと、成熟時にまでその影響が残る可能性があること、細胞応答様式が変化している可能性を示した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 前年度までの実験において、痛覚の中継地点である視床後核からの細胞外電位記録を行っていたが、当初の想定と異なり、痛覚応答細胞の分布を明確に同定することが出来なかった。そのため、記録脳領域を視床後内側腹側核に変更し、痛覚の前に触覚刺激への応答パターンを記録することとした。細胞応答に影響を及ぼす麻酔下での記録になるため、麻酔の制御や指標などを検討するのために時間を要した。
Strategy for Future Research Activity	最終年度は異動後1年目となるため、電気生理学的実験をはじめ、様々なセットアップが必要である。そのため、比較的準備が容易な組織解析を進めることとする。異動先では、研究脳領域として視床下部に着目し、まずは脊髄視床下部路の組織学的解析を行う。具体的には、脊髄後角から視床下部までの経路が痛みの制御に関与しているか？その関与の度合いは雌雄で異なるか？痛みに応答する視床下部細胞の特徴（性ホルモン受容体の量、興奮性細胞の割合、脊髄からの神経投射量）は雌雄で異なるか？などを検証していく予定である。