| Project/Area Number |
23K20327
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| Project/Area Number (Other) |
20H03777 (2020-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2020-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55050:Anesthesiology-related
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| Research Institution | Hyogo Medical University |
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Principal Investigator |
古賀 浩平 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (50768455)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 仁司 新潟大学, 脳研究所, 助教 (30549621)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 慢性疼痛 / 不安 / 前帯状回 / シナプス可塑性 / 疼痛 |
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| Outline of Research at the Start |
慢性疼痛は不安やうつなど負の情動を形成することが臨床で問題になっている。しかし、急性痛が慢性疼痛に発達していく仕組みは不明である。これまで、前帯状回の興奮性シナプス前終末の長期増強が、慢性疼痛で起こる不安のシナプス可塑性であることを同定した。さらに、後期ではシナプス可塑性の仕組みが異なる予備実験から、痛みが後期へ移行するシナプス可塑性を明らかにすることが慢性化の解明に重要である。本研究では、慢性期の発達時期におけるシナプス可塑性のメカニズムを明らかにする。本研究により、疼痛の発達に伴う特異的なシナプス可塑性の機構が明らかとなり、慢性化を予防する新たな治療法の確立につながる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
急性の侵害刺激は、生体に対して外的及び内的環境変化を知らせる危険信号として重要な感覚である。その一方、侵害刺激が生体に持続的に加えられると、慢性疼痛へと発達していく。慢性疼痛時の特徴として、不快感など負の情動の形成が挙げられる。慢性疼痛は、感覚入力を伝える身体的要因と不快や不安など負の情動を含む心因的要因の両要因が複雑かつ相互に影響を及ぼし合っていると考えられているが、この身体的要因と心因的要因を司るシナプス伝達機構や神経回路は不明である。本研究では、この急性の侵害刺激から慢性疼痛に発達する時の慢性疼痛初期と後期の着目し、慢性疼痛の発達に伴う神経基盤を調べている。
我々は、この慢性疼痛を構成する身体的要因と心因的要因の両要因に重要な前帯状回に着目し、慢性疼痛モデルマウスの初期（１-２日）と後期（３-４週）におけるシナプス伝達の異常を解析した。電気生理学的手法と光遺伝学的手法を組み合わせて、前帯状回に投射する選択的なシナプス伝達が可塑的変化を示すか調べた。慢性炎症性モデルマウスを作製し慢性疼痛の初期と後期それぞれの時期で、前帯状回を含む脳スライス標本を作製した。前帯状回は、我々がCUBIC法でこれまでに明らかにしている視床ー前帯状回の投射以外にも痛みに関連する複数の脳領域から投射を受けてシナプスを形成している。従って、視床ー前帯状回とその他の領域ー前帯状回シナプスが慢性疼痛の初期と後期で可塑的な変化を示すか調べた。次に、慢性疼痛の初期に前帯状回で増加するターゲット因子の同定を行った。さらに、この標的とした分子マーカーの下流である受容体を前帯状回で阻害した時に慢性炎症性疼痛モデルによる感覚過敏や嫌悪行動が緩和できるかについて行動薬理学的手法を用いて経時的および経日的に調べた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウスの左後肢にComplete Freund's adjuvantを投与して慢性炎症性モデルを作製した。慢性炎症モデルマウスの初期（１-２日）と後期（３-４週間後）において、前帯状回に投射する選択的なシナプス伝達がいかなる可塑性を示すかについて光遺伝学と電気生理学的手法を組み合わせて調べた。前帯状回に投射する視床と他の脳領域２つにそれぞれAAV-ChR2を局所投与してウイルスを感染させた後、前帯状回を含む脳スライス標本を作製した。前帯状回の第II/III層の錐体細胞からホールセルパッチクランプ記録を行い、それぞれの投射選択的なシナプス伝達を調べると、視床ー前帯状回シナプスと領域Bー前帯状回シナプスは慢性疼痛の初期と後期で強いシナプス可塑性を示した。一方、領域Cー前帯状回シナプスは慢性疼痛の初期と後期で正常であった。
次に、慢性疼痛の初期に前帯状回で増加するターゲット因子の同定をマイクロアレイ法を用いて調べた。その結果、いくつかの候補因子が増加していることが明らかとなった。その中の１つの因子である脂質に着目し、脂質の産生が慢性疼痛モデルの作製前後で増加しているかを経日的に調べると、脂質は慢性疼痛の初期をピークに経日的に減少していく慢性疼痛の初期因子であることが明らかとなった。
さらに、この脂質に関連する受容体を前帯状回で薬理学的に阻害した時に、慢性疼痛モデルが示す疼痛関連行動（感覚過敏と嫌悪行動）が緩和できるかを調べた。慢性疼痛の初期に示す感覚過敏と嫌悪行動は、脂質に関連する受容体の阻害薬を前帯状回に局所投与することで緩和された。また、浸透圧ポンプを用いて、この受容体阻害薬を前帯状回に持続投与しながら慢性疼痛モデルを作製して同様の疼痛関連行動を調べると、疼痛関連行動は正常状態に近い状態を維持することが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、急性の侵害刺激から慢性疼痛に発達する時の慢性疼痛初期と後期の着目して、慢性疼痛の発達に伴うシナプス可塑性、分子ターゲットなどの神経基盤を明らかにすることを目的にしている。
これまでに、前帯状回に投射する領域特異的な選択的興奮性のシナプス伝達が慢性炎症性モデルマウスの初期と後期でシナプス可塑性を示すことが明らかとなった。一方で、選択的な興奮性シナプスが前帯状回の抑制性細胞に対してどのような影響を及ぼすかについては不明である。従って、これから前帯状回第II/III層の錐体細胞に抑制性シナプスを形成する抑制性シナプス伝達が慢性疼痛の初期と後期で正常なシナプス伝達かどうかについて調べる。
慢性疼痛の初期に前帯状回で増加するターゲット因子の同定をマイクロアレイ法を用いて調べた結果、脂質が慢性疼痛モデルの作製後の初期で増加していることが明らかとなった。今後は、この脂質が前帯状回の神経細胞、ミクログリア、アストロサイトのどの細胞において発現し、また慢性疼痛の初期で増加しているかについて免疫組織学的手法を用いて調べる。さらに、脂質に関連する受容体の発現部位についても電子顕微鏡を用いて明らかにする。
最後に、脂質が慢性疼痛モデル初期の前帯状回においてどのようなメカニズムで増加するか、特に脂質を増加させる上流と増加した脂質の下流シグナルについて、分子生物学的手法を用いて調べる。さらに、要因Xに関連する酵素や受容体が前帯状回の投射選択的なシナプス可塑性に対していかなる影響を及ぼすかについて光遺伝学、薬理学、電気生理学的手法を組み合わせて調べていく予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
