2015 Fiscal Year Research-status Report
運動療法による疼痛緩和のメカニズム：エピジェネティクス修飾の網羅的解析
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15K08677
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| Research Institution | Wakayama Medical University |
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Principal Investigator |
仙波 恵美子 和歌山県立医科大学, 医学部, 名誉教授 (00135691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上 勝也 和歌山県立医科大学, 医学部, 博士研究員 (20204612)
成田 年 星薬科大学, 薬学部, 教授 (40318613)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経障害性疼痛 / 運動療法 / エピジェネティクス / GABA / 脳報酬系 / 腹側被蓋野 / ドーパミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
痛みの慢性化に脳の情動回路が大きな影響を与えることはよく知られているが、その基盤にある分子メカニズムは不明である。痛みを回避しようとすると、痛みに対する恐怖心は維持され、次第に増強していく。その結果身体への注意集中や過度のとらわれが形成され、これを痛みの破局化という。このような、痛みの破局的思考に陥らないためには、出来るだけ初期から様々な介入、例えば運動療法、認知行動療法などを行い、患者のライフスタイルを変える取り組みが有効とされている。運動療法は薬物に拠らない疼痛緩和の方法として確立されつつあるが、そのメカニズムは不明である。我々は神経障害性疼痛のモデルとして坐骨神経を部分的に結紮したPSLマウスを用いてトレッドミルによる強制運動や、回転盤による自発運動を行うことにより、アロディニアや熱痛覚過敏が抑制されること(Exercise-induced hyoalgesia)を明らかにし、そのメカニズムとして脊髄後角のミクログリアにおけるHDAC1の減少によるH3K9アセチル化の増加や、脊髄後角におけるGABAによる抑制の維持が関与することを実験的に証明した。さらに、上は強制誘導よりも回転盤を回す自発運動の方が、より効果的にEIHを起こすことを明らかにした。また研究分担者の成田は、EIHに脳報酬系が重要な役割を果たしていることをoptogeneticsにより明らかにし、さらにマイクロアレイにより側坐核における遺伝子発現を網羅的に解析したところ、PSLにより変動した遺伝子群が運動により正常化することを明らかにした。研究代表者の仙波と分担者の上は、これらの結果を踏まえて脳報酬系に着目し、PSLが腹側被蓋野(VTA)のドーパミン(DA)ニューロンの興奮性を抑えるが、運動がそれを活性化させることおよびその神経メカニズムについて検討を開始した。
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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
当初、中枢神経の各領域、すなわち脊髄後角(L4/5)・RVM・側坐核・扁桃体を取り出し、PSLおよび運動負荷により反対方向に発現変動する遺伝子およびmicroRNAをマイクロアレイにより網羅的に解析する、としていたが、ヒトや動物の根源的な行動の発現に関与する脳報酬系に焦点を絞って検討を加えることにした。多くの脳領域を対象にするには研究費と労力がかかり過ぎるが、対象領域を一つに絞ることにより、より深く詳細に検討を行うことが可能となり、結果的に当初の目的を研究期間内に達成できると考えたからである。研究分担者の成田は光遺伝学的手法およびマイクロアレイによる解析を担当し、仙波および上は、VTAにおけるDAニューロン、GABAニューロンの興奮を細胞レベルで捉え、またその入力系について実験形態学的に検討を行っており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
運動療法は慢性痛に対し、低コストで安全で効果的な治療法である。同時に、QOLを高め、うつやその他心理学的な面での改善も期待できることから、慢性痛の治療に積極的にとり入れられることが望ましい。そのためにはEIHの神経メカニズムの解明が重要である。今後、運動療法の効果における脳報酬系の関与についてトレーサー法と免疫二重染色を用いた実験形態学的手法により解明を進める予定である。神経興奮のマーカーとして⊿FosBあるいはFosなどのIEG発現を用いることにより、運動の種類や強度によるVTAの興奮の度合いを定量化することも可能となる。入力系の候補である脚橋被蓋核(PPTg)と運動および痛みとの関係についても明らかにすることができ、脳幹の神経核の機能解明にも貢献できる。
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| Causes of Carryover |
当初、中枢神経の各領域、すなわち脊髄後角(L4/5)・RVM・側坐核・扁桃体を取り出し、PSLおよび運動負荷により反対方向に発現変動する遺伝子およびmicroRNAをマイクロアレイにより網羅的に解析する、としていたが、解析費用と労力(マウスの数が膨大になるため)の点で遂行は困難となることが予想されたため、検討の対象を脳報酬系（VTA, 側坐核）に絞り、研究手法も実験形態学（トレーサー法と免疫組織化学）に切り替えたため、次年度使用額が生じた。なお、研究分担者の成田は、PSLおよび運動負荷後の側坐核におけるマイクロアレイをすでに実施している。この変更は、運動療法による疼痛緩和のメカニズムを明らかにするという当初の目的に沿うものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の実験形態学的研究の遂行に不可欠なクライオスタットはこれまで共同利用のものを使用していたが、他の研究費と合わせて新規に購入する予定である(合算使用）。残りの研究費は、実験用動物、トレーサー(蛍光標識Cholera Toxin B subunit)、各種抗体などの購入に充てる。トレーサー注入に必要な脳定位固定装置、空気圧注入装置(pico pump)については、研究室内の備品を用いる。
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[Presentation] トレッドミル運動による神経障害性疼痛の除痛機序におけるドパミン神経と側坐核の役割2015
Author(s)
若泉謙太, 山下哲, 濱田祐輔, 渡邉萌, 川辺塁, 近藤貴茂, 池上大悟, 葛巻直子, 成田道子, 森崎浩, 仙波恵美子, 五十嵐勝秀, 成田年
Organizer
第37回日本疼痛学会 2015年7月3~4日
Place of Presentation
熊本市
Year and Date
2015-07-03 – 2015-07-04
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