疼痛治療新規ターゲットとしての縫線核領域ドパミン作動系の機能解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09209
• Research Institution: Kanazawa Medical University
• Principal Investigator: 堀 佳江 金沢医科大学, 医学部, 特定技術員 (00845068)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 伸郎 金沢医科大学, 医学部, 教授 (10152729) [Withdrawn] ; 伊藤 哲史 富山大学, 学術研究部医学系, 教授 (90334812) ; 小野 宗範 金沢医科大学, 医学部, 准教授 (30422942) [Withdrawn] ; 山本 亮 金沢医科大学, 医学部, 准教授 (30447974) ; 古山 貴文 金沢医科大学, 医学部, 助教 (20802268)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 疼痛 / ドパミン / 縫線核 / 中脳水道灰白質

Outline of Annual Research Achievements

疼痛治療の革新には、痛覚受容・調節のメカニズム解明が不可欠である。中枢性の疼痛制御の場として、これまでに拡張扁桃体である分界条床核（BNST）や扁桃体中心核（CeA）が報告されており、この両者は縫線核領域に存在するドパミン（DA）ニューロンから強い投射を受けている。本研究の目的は、これまであまり注目されてこなかった縫線核領域DAニューロンが、疼痛に関わる脳領域BNST/CeAの活動をどの様に調節し、疼痛を制御しているのかを明らかにする事である。今年度はDAT-creマウスにAAV8-hSyn-FLEX-GCaMP7fを導入し、飲水行動時恐怖条件付け中に縫線核領域DATニューロン神経終末のBNST及びCeAでの活動が各刺激提示に対してどのように応答するのかをfiber photometry法を用いて計測した。結果、縫線核領域でのDATニューロン細胞体の神経活動と同様に、縫線核領域DATニューロン神経終末は恐怖条件付け中の侵害刺激提示のみに反応し、条件付け刺激等には反応しなかった。このことは縫線核領域DATニューロンは侵害刺激および痛み成分のなんらかの構成要素をコードしていることを示しており、拡張扁桃体であるBNSTとCeAに同質の情報を伝達していることを示している。現在このDATニューロン群の生理的機能を調べるために改変恐怖条件づけ実験でのDATニューロン活動操作の作用を精査中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は行動中のマウス縫線核領域DATニューロン神経終末の活動性を、GCaMP7fを用いたfiber hotometryで安定して測定することに成功した。結果、拡張扁桃体での縫線核領域DATニューロン神経終末が、疼痛刺激に対して特に強く反応することを明らかにすることができた。また恐怖条件付け時に反応を測定したことで、このDATニューロンの活動変化は学習成分とは独立したものであることを明らかにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

並行して行ってきた実験により、本研究で注目するDATニューロン群がTH群とVIP群に分かれることが分かったので、それぞれを弁別して神経活動測定を行う。加えて遺伝的ドパミンセンサーであるdLight1.1を用いてドパミン濃度の動態も測定する。さらに縫線核領域DATニューロンの活動をDREADDシステムを用いて抑制/促進し、行動への影響を精査する

Causes of Carryover

今年度はCOVID-19感染蔓延により一部の実験の遂行に遅れが生じた。全体としては順調に計画は進んだが、遂行できなかった実験を次年度に繰り越して行う。そのために各種AAV等を新たに購入する。