慢性疼痛発症におけるERK細胞内情報伝達機構の役割

• Project/Area Number: 22K09036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55050:Anesthesiology-related
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 高橋 哲也 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 病院 麻酔科, 講師 (00589905)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 泰司 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 生化学, 教授 (10505267) ; 遠藤 昌吾 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究部長 (60192514) ; 池田 健彦 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 手術部, 准教授 (10262817)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 慢性疼痛 / ノックアウトマウス / ERK2 / ERK5 / 末梢性感作 / 疼痛 / ERK / 細胞内情報伝達 / 感作

Outline of Research at the Start

脊髄は中枢神経系に属するため、脊髄後角のニューロンの性質変化に起因する感作は中枢性感作と呼ばれる。一方DRGは末梢神経系に属するため、DRGニューロンに起因する感作は末梢性感作とよばれる。ERKの中枢性感作における役割は明らかになりつつあるが、末梢性感作における役割は不明な点が多い。末梢性感作と中枢性感作は何が違うのか、なぜ疼痛シグナルは末梢性感作と中枢性感作という２段階の修飾が必要なのかということが大きな「問い」である。本申請研究ではERKの役割の解析を介してこの問いを明らかにし、慢性疼痛の発症メカニズム解明に貢献する。

Outline of Annual Research Achievements

慢性疼痛は急性疼痛と発症メカニズムが大きく異なり、その詳細はまだ解明されていない。そのため慢性疼痛に対する有効な治療法開発への基盤が構築されていないのが現状である。我々のグループではこれまで、細胞外シグナル制御キナーゼ（ERK）のアイソフォームを部位特異的にノックアウトしたマウスを作出し、ERKの慢性疼痛における役割を解析してきた。その結果、脊髄後角ニューロンのERK2とERK5が慢性疼痛の発症メカニズムに別のメカニズムで大きく関与していることを明らかにした。本研究ではCre-LoxPシステムを用いて後根神経節（DRG）ニューロン特異的にERK2またはERK5を欠損したマウス（ERK2部位特異的ノックアウトマウスまたはERK5部位特異的ノックアウトマウス）を用いて、ホルマリン試験（ホルマリンをマウスの足底に注入する試験）を行った。ホルマリン試験では足を噛んだり、舐めたりするような行動（疼痛行動）が見られるが、この疼痛行動の時間を計測する。疼痛行動は２相性を示し、第２相反応の時間が感作の指標となる。ERK2部位特異的ノックアウトマウスまたはERK5部位特異的ノックアウトマウスとも、第２相反応の時間が野生型マウスに比較して大幅に減少していた。さらに抗リン酸化ERK2抗体を用いた免疫染色法でDRGにおけるERK2のリン酸化（すなわちERK2の活性化）を解析したところ、野生型マウスではホルマリン注入直後からERK2のリン酸化が大幅に増えていたが、ERK2部位特異的ノックアウトマウスではERK2のリン酸化は起きていなかった。また、ERK5も同様の結果が得られた。これらの結果から、DRG におけるERK2及びERK5は末梢性感作において大きな役割を果たしていることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画していた実験のうち、ERK2部位特異的ノックアウトマウスまたはERK5部位特異的ノックアウトマウスを用いた実験はほぼ終了し、現在、ERK2/ERK5ダブルノックアウトマウスを用いた実験に移行している。

Strategy for Future Research Activity

ERK2及びERK5の両方が後根神経節特異的に欠損したマウスE（RK2/ERK5ダブルノックアウトマウス）を用いた実験を進めていく。また、GABA作動性神経またはミクログリア特異的にERK2を欠損させたマウスを新たに作出したので、これらのマウスを用いて、さらにERKの慢性疼痛における役割の全体像を明らかにしていく予定である。