大規模脳活動記録とイメージングによる痛み認知の脳内情報伝達回路の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09251
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 田中 基 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (20303787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 志田 恭子 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 臨床研究医 (00381880) ; 大澤 匡弘 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (80369173) ; 祖父江 和哉 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90264738)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 疼痛 / 大規模脳活動記録 / カルシウムイメージング

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、痛み刺激により活性化する多数の脳領域間の情報伝達のメカニズムを明らかにし、その際に活動する神経細胞を人為的に操作することで、痛み知覚を操作できるかを検証する。これまでに、大規模脳活動記録と細胞活動イメージング、遺伝子工学による特定の神経回路の人為的機能調節を用いた最先端技術を融合して解析を行ってきた。
今年度は、遺伝子工学による特定神経回路の人為的機能調節について重点を置いて検討を行った。アデノ随伴ウィルスベクター（AAV）を用いて、特定の神経回路のみに興奮性のデザイナー受容体（DREADD）であるhM3Dqならびに抑制性のDREADDであるhM4Diを発現させる技術を用いて、視床背内側核（MD）から前帯状回皮質（ACC）へ投射する神経回路のみの機能調節を行った。MDからACCへ投射する神経回路にhM3Dqを発現するマウスに、DREADDの特異的リガンドであるクロザピンN-オキシド（CNO）を飲水により14日間与えると、持続する痛覚過敏が形成され、CNOの飲水を中止した後も痛覚過敏は持続していた。また、神経障害性疼痛モデルに対してMDからACCへ投射する神経回路にhM4Diを発現させ、CNOを飲水により与えると、神経障害性疼痛モデルで見られる痛覚過敏は改善した。CNOを中止した後も、神経障害性疼痛モデルマウスの痛覚過敏の改善作用は持続していた。一方、神経障害性疼痛が形成された後にhM4Diを発現するマウスへCNOを処置しても、痛覚過敏には影響が認められなかった。
これらのことから、MDからACCへ投射する神経回路は、痛みの感受性調節に重要な役割を果たしていることが示され、特に、その活性化が神経障害性疼痛の発症に重要な役割を果たしていることが明らかになった。