実験動物頭部のファンクショナルMRIによる痛覚のビジュアリゼーション

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17658126
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 桑原 幹典 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 教授 (10002081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲波 修 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 助教授 (10193559) ; 平岡 和佳子 明治大学, 理工学部, 助教授 (00212168) ; 浅沼 武敏 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 助手 (40332473)
• Keywords: fMRI / BOLD / 神経因性疼痛 / 前帯状 / 第一体性感覚野 / 脳 / 痛覚 / ラット

Research Abstract

近年、ヒトにおける痛み応答に関与する部位には、PETとfMRIによる研究から、第二体性感覚野、島皮質、anterior cingulated cortex(ACC:前帯状皮質)、反対側の第一体性感覚野および視床部が関与する事が知られるようになった。興味あることに、allodyniaなどの異常な痛みに対してACC領域以外の領域では血流量やfMRI-BOLD信号が上昇するのに対してACC領域では血流量やBOLD信号が低下することがある。さらに、ACC領域では痛みの強さや場所に関連した血流量の変化は起こらず、痛みによる不快感や嫌悪感などの「感情」に関する応答が起こる事が知られている。本研究では、ヒトACCに該当するラット脳cingulate cortex(CG)領域におけるホルマリン刺激に対する痛みに対する評価を刺激後24分間と比較的長く観察することにした。ホルマリン刺激を行った全ての個体において、第一体性感覚野領域のBOLD信号は、刺激直後から2分間の間にピークを迎えていた。その後、観察された24分後までBOLD信号は低下することなく4-5%程度のBOLD信号の増加を示していた。興味あることに、CG領域での時間変化は実験群の半数以上において、ホルマリン刺激後1分半程度にピークを示し、9%程度の信号上昇が観察され、刺激後信号が2%以下に一度低下した。その後、刺激後16分から再度信号は上昇した。第一体性感覚野領域でのBOLD信号は刺激後直ぐにピークを迎え、BOLD信号に観察された24分間に大きな変化がないことから、ラット脳CG領域は痛みの表現型そのものと考えることができる。第一体性感覚野などの体性感覚野領域は痛みの場所を特定し、ACCやCG領域では痛みに起因する感情的評価(不快感や嫌悪感)を表現していると考えることができる。今回実験を行った群において、CG領域で特異な反応が観察された。神経活動の上昇とBOLD-fMRI信号の上昇は等しいと考えられているが、現在までのところ、必ずしも等しいとは考えられていない。神経活動の増加により、局所的な酸素消費量の増加がおこり、デオキシヘモグロビン量がオキシヘモグロビン量を凌駕する。炎症性疼痛の後期や疼痛などの慢性痛における痛みはCG領域で強く起こっていることを示唆していることが可視化された。

Research Products

• [Journal Article] Purvalanol A enhances cell killing by inhibiting upregulation of cdc2 kinase activity in tumor cells irradiated with high x ray doses. (2007)
  • Author(s): Iizuka, D., Inanami, O., Kashiwakura I., Kuwabara, M.
  • Journal Title: Radiation Research (印刷中)
• [Journal Article] Treatment combining X irradiation and a ribonucleoside anticancer drug, TAS106, effectively suppresses the growth of tumor cells transplanted in mice. (2007)
  • Author(s): Yasui, H., Inanami, O., Asanuma, T., Iizuka, D., Nakajima, T., Kon, Y., Matsuda, A., Kuwabara, M.
  • Journal Title: Internatinal Journal of Radiation Oncology, Biology,Physics (印刷中)
• [Journal Article] Radiation tolerance in the tardigrade Milnesium tardigradum. (2007)
  • Author(s): Horikawa, D.D., Sakashita, T., Katagiri, C., Watanabe, M., Kikawada, T., Nakahara, Y., Hamada, N., Wada, S., Kuwabara.M.
  • Journal Title: International Journal of Radiation Biology 82 Pages: 843-848
• [Journal Article] Dual inhibition of protein phosphatase -1/2A and calpain rescues NGF-differentiated PC12 cells from oxygen-glucose deprivation (OGD)-induced cell death. (2006)
  • Author(s): T.Nakajima, T.Wakasa, Y.Okuma, O.Inanami, Y.Nomura, M.Kuwabara, K.Kawahara
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Research. 83 (3) Pages: 459-468
• [Journal Article] Reactive oxygen species mediate shear stress-induced fluid-phase endocytosis in vascular endothelial cells. (2006)
  • Author(s): Niwa, K., Sakai, J., Karino, T., Aonuma, H., Watanabe, T., Ohyama, T., Inanami, O., Kuwabara, M.
  • Journal Title: Free Radical Research. 40(4) Pages: 359-367
• [Journal Article] Regeneration of megakaryocytopoiesis and thrombopoiesis in vitro from X-irradiated human hematopoietic stem cells. (2006)
  • Author(s): Kashiwakura I, Inanami O, Abe Y, Satoh K, Takahashi TA, Kuwabara M
  • Journal Title: Radiation Reearch. 166(2) Pages: 345-351
• [Journal Article] The effects of (-)-epigallocatechin-3-gallate on the proliferation and differentiation of human megakaryocytic progenitor cells. (2006)
  • Author(s): Monzen S, Mori T, Takahashi K, Abe Y, Inanami O, Kuwabara M, Kashiwakura I
  • Journal Title: Journal of Radiation Research. 47 (2) Pages: 213-220
• [Journal Article] Effects of Overexpression and Antisense RNA Expression of Orf17, a MutT-Type Enzyme. (2006)
  • Author(s): Hori M, Asanuma T, Inanami O, Kuwabara M, Harashima H, Kamiya H
  • Journal Title: Biol. Pharm. Bull. 29(6) Pages: 1087-1091
• [Journal Article] Effects of ceramide inhibition on radiation-induced apoptosis in human leukemia MOLT-4 cells. (2006)
  • Author(s): Takahashi E, Inanami O, Asanuma T, Kuwabara M
  • Journal Title: Journal of Radiation Research. 47(1) Pages: 19-25
• [Journal Article] Lipid raft disruption prevents apoptosis induced by 2-chloro-2'-deoxyadenosine (Cladribine) in leukemia cell lines. (2006)
  • Author(s): Takahashi E, Inanami O, Ohta T, Matsuda A, Kuwabara M
  • Journal Title: Leukemia Research. 30 Pages: 1555-1561
• [Journal Article] Identification of pH-sensitive regions in the mouse prion by the cysteine-scanning spin-labeling ESR technique. (2006)
  • Author(s): Watanabe Y, nanami O, Horiuchi M, Hiraoka W, Shimoyama d, Fuyuhiko Y, Inagaki F, Kuwabara M
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications. 350(3) Pages: 549-556