2016 Fiscal Year Annual Research Report
The role of extracellular matrix in cortical neuronal circuit remodeling in chronic pain
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15K21603
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
江藤 圭 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 助教 (30545257)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 慢性疼痛 / 一次体性感覚野 / アストロサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性疼痛は末梢の神経傷害・炎症をきっかけに中枢神経系の可塑的変化が生じることで起きると考えられている。近年、大脳皮質の慢性疼痛における役割が注目を集めている。疼痛関連領域である一次体性感覚野（S1)は、慢性疼痛時にその脳活動が増強することがヒトやげっ歯類を用いた脳機能イメージングにより明らかにされている。また、2光子顕微鏡を用いた研究により神経細胞活動が増強すると共にシナプス構造が劇的に変化することが痛みの発症に重要であることが明らかになった。しかし、シナプス構造の変化の機構はほとんどわかっていなかった。神経回路の可塑性を亢進させる機構の一つとして細胞外マトリックスの寄与が知られている。また、グリア細胞であるアストロサイトは細胞外マトリックスの分解酵素を発現することから、本研究では慢性疼痛時のS1で見られるシナプス構造・神経活動の変容機構にアストロサイトによる細胞外マトリックス構造の変化が寄与するのではないかと仮説を立て研究を行った。本年度は、研究の過程でアストロサイトの活動が亢進することにより神経回路の可塑性が亢進し、疼痛行動が発症することを明らかにした。具体的には、坐骨神経傷害後、傷害と同側S1においてアストロサイトの活動が活性化することを2光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングにより見出した。一方、同側S1では抑制性神経細胞活動が亢進し、興奮性神経細胞活動は亢進していなかった。GABAA受容体阻害剤による脱抑制により、シナプス構造が劇的に変化とそれに伴う慢性疼痛様の症状が惹起された。この効果はアストロサイトの活動抑制により抑制された。これらの結果から、アストロサイトが活性化することで、皮質神経回路の可塑性が亢進し、興奮性入力に依存して新たに疼痛関連神経回路が形成され、痛みが生じることが示唆された。この機構に細胞外マトリックスが寄与するか今後検討したい。
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