2019 Fiscal Year Research-status Report
危険ドラッグ誘発痙攣に関する研究：定量化とグルタミン酸神経の役割
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19K07184
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
舩田 正彦 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 薬物依存研究部, 室長 (20299530)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 毒性・医薬品安全性学 / 薬物治療・トキシコロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的: 危険ドラッグによる痙攣発現メカニズムに関する詳細な研究を実施する目的で、合成カンナビノイドおよびカチノン系化合物による痙攣の発現強度を、客観的かつ定量的に測定する実験解析システムを開発する。本研究では、脳波の変化に着目して、マウス痙攣強度定量のための脳波解析システムの構築を試みる。2019年度（初年度）については、危険ドラッグとして最大の流通量が確認されている合成カンナビノイドを研究対象薬物として、痙攣発現時ならびに無動状態の脳波変化について検討した。
(1)合成カンナビノイドによる痙攣発現時の異常脳波の検討：ICRマウスを使用して、無麻酔・無拘束条件における頭蓋内脳波変動を測定した。合成カンナビノイド投与15分以内で痙攣様行動が観察され、その行動変化時の脳波を測定したところ、ベースから2倍以上の振幅を有する異常脳波が確認された。また、痙攣発現後、側坐核内のc-Fos陽性細胞が増加していた。これらの変化は、CB1受容体拮抗薬AM251の前処置により有意に抑制され、一方、CB2受容体拮抗薬AM630の前処置では影響が認められなかった。
(2)合成カンナビノイドによるカタレプシー様無動状態の検討：合成カンナビノイドの投与30分以降でカタレプシー様無動状態の発現が観察された。その行動変化時の脳波を測定したところ、ベースから1/2倍程度の振幅を有する異常脳波が確認された。これらの変化は、AM251の前処置により有意に抑制され一方、AM630の前処置では影響が認められなかった。
以上の結果から、危険ドラッグによる痙攣発現については脳波振幅の増大、無動状態では脳波振幅の減少により異常行動の定量化が可能であることが明らかとなった。また、合成カンナビノイドの異常行動発現には、CB1受容体が重要な役割を果たしており、大脳辺縁系の機能調節が関与する可能性が示唆された。
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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
初年度は、危険ドラッグである合成カンナビノイドをターゲットにして、ICRマウスを使用して痙攣発現時ならびに無動状態の脳波変化について検討した。具体的には以下の4つの課題を設定した。
(1)合成カンナビノイドによる痙攣発現時の異常脳波の検討：当初の予定通り、無麻酔・無拘束条件における頭蓋内脳波測定システムを構築して解析を実施した。合成カンナビノイド(10種類)投与による痙攣様行動変化の発現の有無ならびに脳波への影響を検討した。
(2)合成カンナビノイドによるカタレプシー様無動状態の発現の検討：当初の予定通り、合成カンナビノイド(10種類)によって誘発されるカタレプシー様無動状態の継続時間を測定した。以上を通じ、異常脳波についての差異を検討し、脳波の変化から痙攣もしくは無動発現予測のための観察時間、解析パラメーターなどの測定条件を確立することができた。
(3)異常脳波発現におけるカンナビノイド受容体の役割：当初の予定通り、合成カンナビノイドによって誘発される痙攣およびカタレプシー様無動状態に対するカンナビノイドCB1受容体拮抗薬AM251およびカンナビノイドCB2受容体拮抗薬AM630の前処置の影響を検討し、CB1受容体の重要性を明らかとした。
(4)痙攣発現における責任脳部位の同定：合成カンナビノイドの痙攣発現における責任脳部位について予備的な検討を行った。神経活性マーカーであるc-Fosに着目して、痙攣発現後に脳スライスを作製し、c-Fos陽性細胞の変動について免疫染色法により検討した。その結果、側坐核の関与を明らかにした。
以上、初年度に計画していた4つの課題について当初の予定に従って研究を実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度では、危険ドラッグである合成カンナビノイドを研究対象薬物として、マウスによる痙攣発現の強度定量のための脳波解析システムを確立した。2020年度(2年度)は、合成カンナビノイドによる痙攣発現機序に関する研究を実施する。合成カンナビノイドについて、痙攣発現時の脳波変化ならびに脳内グルタミン酸遊離変動との関連性について検討する。脳波解析システムを使用した解析結果から、合成カンナビノイドによる痙攣は薬物投与15分以内に発現することが確認された。そこで、時間分解能の高い解析手法として、グルタミン酸とグルタミン酸オキシダーゼ酵素反応により発生する電子を捕獲するバイオセンサーによる解析を実施する。グルタミン酸測定用のバイオセンサーについては、バイオセンサー用酵素L-グルタミン酸オキシダーゼをコートしたセンサー（既製品2種、新規開発2種）を利用する予定である。また、脳波との同時測定を可能にするための、増幅インターフェイスを導入し、オンラインシステムを作製する予定である。脳波の変化と脳内の伝達物質の経時的変化（1秒毎）を解析し、海馬および扁桃体領域でのグルタミン酸神経の役割について明らかにする。また、痙攣発現における脳内責任部位を明確にするため、免疫染色法によるc-Fos陽性細胞解析の結果との相関性についても併せて検討する。合成カンナビノイドによる痙攣発現メカニズムについて、海馬および扁桃体領域を中心としたグルタミン酸神経の役割について検討する。
本研究によって構築される危険ドラッグに関する有害作用発現の評価系を用いることで、迅速かつ客観的な有害作用の評価が可能となり、危険ドラッグの乱用拡大を防ぐための規制を進めるうえで社会的貢献度の高い研究であると考えられる。
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