2017 Fiscal Year Annual Research Report
下行性疼痛抑制経路を介する大腸運動の中枢性制御機構の解明
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17H03932
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
志水 泰武 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (40243802)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 欣郎 岩手大学, 農学部, 教授 (10252123)
古江 秀昌 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20304884)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 消化管 / 排便 / 脊髄 / 下行性疼痛抑制経路 / 大腸運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、中枢性の大腸運動調節機構を下行性疼痛抑制経路の作用に関連づけて解明し、中枢神経が関与する排便異常（下痢や便秘）に対する新たな治療戦略を構築することである。
本年度は、脊髄排便中枢へ局所投与することによって大腸運動を強く活性化させるモノアミンの由来を同定する実験を行った。麻酔下のラットを用いて、セロトニン神経の細胞体が豊富に存在する縫線核を電気刺激した場合には、大腸運動の亢進反応は観察されなかった。電気刺激によってセロトニン神経のみならず、抑制性のGABA神経も活性化する可能性を考え、脊髄にGABA受容体の阻害薬を投与したところ、縫線核の刺激後に大腸運動の亢進が認められた。この亢進反応は、脊髄と大腸の連絡路となる骨盤神経の切断、および脊髄へのセロトニン受容体ブロッカー投与により消失した。これらの結果から、縫線核に細胞体のある神経の軸索が腰仙髄部の排便中枢に連絡しており、この部位でセロトニンが放出された結果として骨盤神経の活性化、さらには大腸運動の亢進がもたらされたと考えられる。同様に、ドパミン神経やノルアドレナリン神経の細胞体が豊富に存在する神経核（線条体および青斑核）の電気刺激においても、大腸運動が亢進することが見出された。これまで不明であった中枢神経による大腸運動の制御機構の一端が解明されたと言える。
内因性のルートで下行性疼痛抑制経路を活性化させるために、大腸内腔に侵害刺激を与える実験も行った。侵害刺激物質としてカプサイシンを大腸内腔に投与したところ、大腸運動が亢進した。この応答は、骨盤神経の切断、あるいは胸部脊髄の切断で消失したので、中枢を介した応答であることが判明した。脊髄排便中枢にセトロニンとドパミンのブロッカーを投与した状態では、カプサイシンによる大腸運動亢進作用は発現しなかったので、下行性モノアミン神経がこの応答に寄与することが示唆された。
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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
脊髄排便中枢と連絡する脳の神経核については、これまで不明であったため、縫線核、線条体、青斑核を刺激した場合に大腸運動が亢進することを究明した成果は重要である。縫線核を電気刺激した一連の実験成果は、Am. J. Physiol.に受理されている。一方、線条体および青斑核を刺激した成果は、データの取りまとめが完了し、投稿するために原稿を執筆中である。初年度の最も重要は目標は、下行性疼痛抑制経路と大腸運動制御系の脊髄での連動性を解明することであったが、2報の論文にまとめることとなり順調に進められていると判断できる。脊髄を対象にした免疫組織化学的実験を展開することにより、より明確な結論を導くことができると考えられるが、十分な成果を得るに至らなかった。
初年度計画のもうひとつの重要な目標は、下行性疼痛抑制経路を活性化させる処置により大腸運動の亢進が起こることを証明することであった。ホルマリン、酸など様々な侵害刺激物質を検討したが、カプサイシンが有効であることがわかった。カプサイシンを大腸内腔に投与したときに起こる大腸運動の亢進をモデルとし、そのメカニズムを検証した成果を取りまとめ、現在論文投稿中である。この目標についても、論文投稿にまで至っていることから、順調に成果が挙がったと判断できる。
第三の目標として掲げた性差を究明する実験については、メスにおいてはカプサイシンを投与しても大腸運動が亢進しないことを見出したことで、大きな進展をしている。検証すべきことが多くあり、まだ論文として公表するステージに至っていない研究であるが、非常にインパクトの強い成果が挙がると期待されるため、次年度に集中して進めるべき課題と考えている。
このような成果により、おおむね順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
脳の神経核を電気刺激する実験と脊髄排便中枢にブロッカーを投与する実験の組み合わせにより、下行性疼痛抑制経路と大腸運動制御系の脊髄での連動性を解明する研究が進展している。この成果に形態学的な裏付けが加わると、より明確な結論を導くことができると考えられるため、今後本格的な実験に取りかかる。すでに免疫組織化学的な実験を行う準備を整え、一部の実験を開始している。また研究分担者と打ち合わせを終え、トラーサー実験を実施することとしている。また、脊髄のスライス標本を用いた電気生理学的実験を研究分担者の元で行うこととしており、in vivoで消化管運動を測定する実験で得られた知見を発展させることとする。
中枢神経による大腸運動の制御機構の違いについては重要課題として位置づける。メスにおいてはカプサイシンを投与しても大腸運動が亢進しないことについて、機序の解明を目指し、以下のような実験に取り組む。脳の神経核（青斑核、縫線核、線条体等）を電気的あるいは化学的に刺激し、大腸運動亢進作用に差異があるか調べる。特に、脊髄における抑制性の制御機構に違いがあることを想定し、薬理学的な実験、免疫組織化学的実験等を行う。病態との関連を念頭に置き、グリア細胞を活性化させたときの応答の変化も検討する。また、イムノトキシンを用いて特定の神経を破壊した動物を作出し、ストレス下で起こる排便異常が影響を受けるか、影響を受けるのであれば性差が存在するかを順次検討する。
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