Investigation of the pain modulation mechanism in the hypothalamo-spinal system

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K09564
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: Kawasaki Makoto 産業医科大学, 医学部, 講師 (40644860)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 陽一 産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: オキシトシン / バゾプレッシン / トランスジェニックラット / 変形性膝関節症 / MIA

Outline of Final Research Achievements

We investigated the expression kinetics of oxytocin (OXT) and vasopressin (AVP) in a knee osteoarthritis rat model. The results revealed that the expression of OXT in the dorsal parvocellular paraventricular nucleus and OXT granules in the laminae I-II of spinal dorsal horn were increased and may be involved in the pain modulation. Furthermore, the expression of AVP in the hypothalamus was also increased, suggesting that it may be involved in the pain regulation and the activation of hypothalamus-pituitary-adrenocortical axis. Moreover, electrophysiological analysis of OXT neurones in a chronic arthritis rat model revealed that the activity of OXT-ergic neurones is upregulated by increasing the glutamate release, and OXT neurones have a feedback system with released OXT. It is possible that NO synthase may contribute to the feedback system of the OXT-ergic neurons.

Free Research Field

整形外科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

視床下部ホルモン・オキシトシンの慢性疼痛における発現動態およびその活性化の機序について不明な点が多い。本研究では、変形性膝関節症モデルを用いて、視床下部室傍核における発現の増加したオキシトシンが脊髄後角I-II層に運ばれ、脊髄における疼痛調節に関与することを明らかにした。さらに、慢性関節炎モデルを用いて、電気生理学的検討を行い、オキシトシンニューロンがグルタミン酸の放出増加に伴い活性化し、オキシトシンニューロンのネガティブフィードバック調節に一酸化窒素合成酵素が関与することを明らかにした。今後オキシトシンが慢性疼痛治療の選択肢の一つとなる可能性があり、これらの知見に社会的意義があると考える。