2021 Fiscal Year Research-status Report
痛みに応答する一次体性感覚野神経細胞の不安障害及び睡眠障害への影響
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19K16909
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
石川 達也 金沢大学, 医学系, 助教 (00750209)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 疼痛 / 不安様行動 / 大脳皮質一次体性感覚野 / DREADDシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、痛覚認知に重要な役割を果たすと考えられている大脳皮質一次体性感覚野(S1)が不安様行動や睡眠障害にも関与するか検討することを目的としている。これまでに痛みに応答したS1の神経細胞にのみ化学遺伝学的手法(DREADDシステム)が構築されたマウスを用いた研究成果から、痛みに応答したS1の神経細胞は少なくとも痛覚認知だけでなく不安様行動にも関与していることが行動薬理学的手法から示唆されていた。
本申請課題を行うにあたりS1の後肢領域には痛みだけでなく痒みや触覚等の複数の感覚に応答することが予想されていたが、これまで当該領域では直接検討されていなかった。そこで、令和3年度では、in vivo 2光子カルシウムイメージング法により、カルシウムセンサータンパク質(GCaMP7f)を発現したマウスの後肢に痛みや痒み刺激を連続して加え、神経細胞の自発活動を同一脳領域で計測した。その結果、S1の後肢領域には痛みや痒みに応答する神経細胞だけでなく、両方の刺激に応答する神経細胞が存在することを明らかにした。
また、これまでの研究から痛みに関わるS1の神経細胞のうち視床内側核に投射する神経細胞が痛みとそれに伴う不安様行動に関与していることが行動薬理学的に明らかとなっていた。そこで、痛みに関わるS1の神経細胞のうち視床内側核に投射する神経細胞のみをDREADDシステムで刺激し、痛覚過敏や不安様行動が誘導さるか検討した。その結果、これまでの行動薬理学的手法の結果を支持する成果が得られている。
以上の研究成果から、少なくともS1と視床内側核間の神経回路は痛覚過敏やそれにともなう不安様行動に関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
令和3年度は、痛み刺激に応答し視床内側核に投射しているS1の神経細胞にのみDREADDシステムが構築されたマウスを用い、この神経細胞が痛覚認知や不安様行動に影響を及ぼす神経回路を組織学的、行動学的に見出し、順調に進捗しているものと考えている。実施した研究の詳細は以下、1), 2)に記す通り。
1) 痛みに応答し視床内側核に投射するS1の神経細胞にのみDREADDシステムが構築されたマウスを次のアデノ随伴ウイルスを各脳領域に投与し作製した。S1にはAAV-cFos-Cre、視床内側核にはAAV retrograde-hSym-DIO-hM3Dq-mCherryをそれぞれ注入。このマウスを用いて、人工リガンドであるクロザピンNオキシド(CNO)を腹腔内に投与しvon Frey hairテスト、open fieldテスト、elevated plus mazeテストにより痛覚過敏や不安様行動を検討した。
2) S1の後肢領域にカルシウムセンサー(GCaMP7f)を発現したマウスをAAV投与により作製し、後肢に生理食塩水、ホルマリン(痛み刺激)、クロロキン(痒み刺激)を順に加え、各刺激に応答する神経細胞をin vivo 2光子カルシウムイメージング法により計測した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方法に関して以下1)-3)の実験を実施し、S1の痛みに応答する神経細胞が痛みのみならず不安様行動や睡眠障害等に関与するかその詳細を検討してく予定である。
1) DREADDシステムが構築されたS1の神経細胞はCNO依存的にその神経活動を誘導することが可能かin vivo 2光子カルシウムイメージング法で検討する。
2) 痛みに応答したS1の神経細胞種が何か不明であるため、免疫組織化学的手法より抑制性および興奮性神細胞の割合を計測する。
3) 痛みに応答し視床内側核に投射するS1の神経細胞にのみDREADDシステムを構築したマウスにCNOを腹腔内投与した際、CNO依存的に神経細胞が活性化するかcFosタンパク質に対する免疫組織化学的手法やin vivo2光子カルシムイメージング法により検討する。
4) ファイバーフォトメトリー法により痛みに応答したS1の神経細胞の活動に同期して、視床内側核の神経活動も活性化するか検討する。
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| Causes of Carryover |
今年度予定していた行動実験やイメージングが順調に進み、試薬やマウス等の購入を見合わせたため費用を軽減することができた。当該費用は以下1)-3)に記す通り次年度計画している実験(in vivo 2光子イメージング法、ファイバーフォトメトリー法によるカルシウムイメージングや免疫染色)に使用する試薬や消耗品の購入に充てる予定であるため次年度使用額とした。
1) in vivo 2光子カルシウムイメージング法を用いて、CNO依存的に痛みに応答するS1の神経細胞の活動が誘導されるか検討する。本研究は金沢医科大との共同研究のための交通費および当該実験に関わる消耗品の購入に充てる予定である。2) 痛みに応答したS1の神経細胞の種類を免疫組織化学的手法より検討し、抑制性および興奮性神細胞の割合を計測する。本研究に使用する一次抗体および消耗品の購入に充てる予定である。3) ファイバーフォトメトリー法により、視床内側核の神経活動が痛みに関わるS1の神経細胞の活動に依存して活性化するか検討する。本研究に使用する消耗品の購入に充てる予定である。
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Research Products
(3 results)
