2020 Fiscal Year Annual Research Report

分界条床核での神経情報伝達可塑的変化に着目した抑うつ・不安情動生成の分子機構解明

Research Project

Project/Area Number	20H03389
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	南雅文北海道大学, 薬学研究院, 教授 (20243040)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	不安 / 抑うつ / 分界条床核 / 慢性痛 / ストレス
Outline of Annual Research Achievements	慢性痛とうつ病・不安障害の併発率が高いことから両者に共通の神経基盤の存在が推測される。申請者らはこれまで、痛みによる不快情動生成に分界条床核における神経情報伝達が関与していることを明らかにしてきた。そこで本研究では、行動薬理学・電気生理学などの従来の解析手法に加え、化学遺伝学・光遺伝学による先端的な神経機能解析手法を駆使し、分界条床核での神経情報伝達可塑的変化に焦点を当てた研究により、慢性痛による抑うつ・不安惹起の脳内メカニズムを明らかにすることを目的とする。2020年度は、高架式十字迷路試験や明暗箱試験などの不安様行動を評価する行動薬理学的解析手法を用いた検討により、慢性痛モデルマウスでは不安様行動が亢進していることを明らかにするとともに、慢性痛モデルマウスでは分界条床核から外側視床下部に投射する神経細胞への抑制性入力が増強していることを見いだした。また、不安様行動が亢進する慢性ストレスモデル動物においても、分界条床核から腹側被蓋野に投射する神経細胞への抑制性入力が増強していることを明らかにした。さらに、化学遺伝学的手法、すなわち、改変型GPCR(hM3Dq)とその特異的リガンドであるClozapine-N-oxide（CNO）を用いたDREADD法を利用した神経路特異的な神経活動操作法により分界条床核から外側視床下部に投射する神経細胞を活性化すると、慢性痛により亢進した不安様行動が抑制されることを明らかにした。以上より、慢性痛時には、分界条床核から外側視床下部に投射する神経路が抑制されることにより不安様行動が亢進していることが考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の計画通り、慢性痛モデルマウスにおける分界条床核での神経情報伝達可塑的変化に焦点を当てた検討を行い、慢性痛動物において分界条床核から外側視床下部に投射する神経細胞への抑制性入力が増強していることを明らかにした。さらに、化学遺伝学的手法を用いた神経路特異的な神経活動操作により分界条床核から外側視床下部に投射する神経細胞を活性化すると、慢性痛により亢進した不安様行動が抑制されることを明らかにした。以上、慢性痛時に分界条床核から外側視床下部に投射する神経路が抑制されることにより不安様行動が亢進しているという新知見が得られたことから、本研究はおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	2020年度のマウス慢性痛モデルを用いた電気生理学的解析により、分界条床核から外側視床下部に投射する神経への抑制性入力の増大が明らかになった。今後は、腹側被蓋野に投射する神経への抑制性入力について検討するとともに、薬理学的手法によりＣＲＦ神経情報伝達の関与を検討する。さらに、慢性痛によるＣＲＦ神経活動の可塑的変化について、ＣＲＦ神経に蛍光タンパク質を発現させたマウスを用いた電気生理学的解析を行う。また、分界条床核から腹側被蓋野に投射する神経の活動変化がうつ様行動惹起に関与しているか否かを、化学遺伝学による神経活動操作を用いた行動薬理学的解析により検討する。本神経路の活動変化が脳内報酬系に及ぼす影響を調べるため、ファイバーフォトメトリーを用いたインビボ神経活動イメージングにより側坐核内ドパミン遊離を計測する。うつ様行動については、尾懸垂試験によるdespair（絶望・あきらめ）の解析に加え、輪回し行動の増減を計測することによりanhedonia（快の消失）を解析する。左右いずれか一方の後肢に慢性痛を誘発した場合でも、左右両方の分界条床核において神経情報伝達可塑的変化が観察されることから、ホルモンなどの液性因子の関与が推測されること、また、コルチコステロン投与が抑うつ・不安を惹起することが知られていることから、グルココルチコイド慢性投与により、うつ病モデルマウスを作製し、分界条床核から腹側被蓋野に投射する神経への抑制性入力の変化について電気生理学的解析を行う。