Elucidation of the mechanism of neuropathic pain using transgenic animals with visualized vasopressin

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09421
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 鈴木 仁士 産業医科大学, 医学部, 講師 (80644880)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 陽一 産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: バゾプレッシン / トランスジェニックラット / 神経障害性疼痛

Outline of Annual Research Achievements

令和2年度は、バゾプレッシン（AVP）を改変緑色蛍光タンパク（eGFP）で標識したAVP-eGFPトランスジェニック（Tg）ラットを用いて神経障害性疼痛モデルラットにおけるAVPの発現動態の評価を行なった。雄性7週齢のAVP-eGFP Tg ラットの左側第5腰髄（L5）神経を結紮し、脊髄神経結紮損傷(spinal nerve ligation, SNL)モデルを作成した。対照群は無処置群および偽手術群とした。処置前、処置後7日および14日の機械刺激および温刺激に対する痛覚閾値を評価した。処置後7日および14日に、SNL群は対照群と比較し有意な痛覚閾値の低下を認めた。処置後7日および14日後に灌流固定を行い、脳、下垂体および脊髄を摘出した。ミクロトームを用いて脳および脊髄の30μmの切片を作成した。イメージアナライザーを用いて視索上核(SON)、室傍核(PVN)、正中隆起(ME)および下垂体後葉(PP)のAVP-eGFP輝度を測定した。処置後7日および14日でSON、PVN、ME、およびPPにおいてSNL群のAVP-eGFP輝度は対照群と比較して有意に上昇した。脊髄切片を用いて、GFAP(アストロサイトの指標)およびIba-1(ミクログリアの指標)に対する免疫組織化学的染色(IHC)を行い、L5患側脊髄後角I-II層におけるGFAPおよびIba-1陽性細胞の赤色蛍光輝度を測定した。処置後7日および14日でSNL群のGFAPおよびIba-1陽性細胞の赤色蛍光輝度は対照群と比較し有意に上昇し、L５腰髄神経結紮で神経障害性疼痛が生じたことに伴い、アストロサイトおよびミクログリアが活性化している事を確認した。続いて、同ラットを用いてSNLモデルおよび対照群を作成し、処置後14日に断頭した。その際に血液を採取し、血中AVP濃度を測定した。SNL群と対照群で明らかな有意差を認めなかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

令和２年度はAVP-eGFP Tg ラットを用いて神経障害性疼痛モデルを作成し、視床下部SONおよびPVNにおいてAVPニューロンが活性化されていることを確認した。また、SNLモデルの脊髄後角におけるアストロサイトやミクログリアも活性化されていることが確認できた。当初予定していた神経障害性疼痛モデルであるSNLモデルの作成が確立され、視床下部AVPニューロンの活性化や脊髄後角アストロサイトやミクログリアの活性化が確認されたため、現段階では概ね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

次年度（令和３年度）は、凍結脳切片を用いたin situハイブリダイゼーションを行い、視床下部SONおよびPVNにおけるAVP mRNAおよびeGFP mRNAレベルの定量評価を行う。続いて、AVP-hM3Dq-mCherry Tg ラットを用いて、神経障害性疼痛モデルラットのAVPニューロンを強制的に活性化させた際の痛覚閾値の評価を行う予定としている。
本研究の成果は、日本生理学会、日本整形外科学会などの国内学会および国際学会に発表を行う予定である。

Causes of Carryover

コロナの影響により、研究室の立ち入り制限等で計画的に使用できなかった。
昨年度未使用分については共用備品や、試薬等を購入する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Heat hypersensitivity is attenuated with altered expression level of spinal astrocytes after sciatic nerve injury in TRPV1 knockout mice (2021)
  • Author(s): Baba Kazuhiko、Kawasaki Makoto、Nishimura Haruki、Suzuki Hitoshi、Matsuura Takanori、Fujitani Teruaki、Tsukamoto Manabu、Tokuda Kotaro、Yamanaka Yoshiaki、Ohnishi Hideo、Yoshimura Mitsuhiro、Maruyama Takashi、Sanada Kenya、Ueno Hiromichi、Sonoda Satomi、Nishimura Kazuaki、Tanaka Kentaro、Ueta Yoichi、Sakai Akinori
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 170 Pages: 273～283
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.12.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The neurohypophysial oxytocin and arginine vasopressin system is activated in a knee osteoarthritis rat model (2020)
  • Author(s): Nishimura Haruki、Kawasaki Makoto、Suzuki Hitoshi、Matsuura Takanori、Baba Kazuhiko、Motojima Yasuhito、Yamanaka Yoshiaki、Fujitani Teruaki、Ohnishi Hideo、Tsukamoto Manabu、Maruyama Takashi、Yoshimura Mitsuhiro、Nishimura Kazuaki、Sonoda Satomi、Sanada Kenya、Tanaka Kentarou、Onaka Tatsushi、Ueta Yoichi、Sakai Akinori
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: 32 Pages: e12892
  • DOI: 10.1111/jne.12892
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Presynaptic glutamatergic transmission and feedback system of oxytocinergic neurons in the hypothalamus of a rat model of adjuvant arthritis (2020)
  • Author(s): Fujitani Teruaki、Matsuura Takanori、Kawasaki Makoto、Suzuki Hitoshi、Nishimura Haruki、Baba Kazuhiko、Yamanaka Yoshiaki、Ohnishi Hideo、Ueta Yoichi、Sakai Akinori
  • Journal Title: Molecular Pain Volume: 16 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1177/1744806920943334
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transient receptor potential vanilloid 1 and 4 double knockout leads to increased bone mass in mice (2020)
  • Author(s): Nishimura Haruki、Kawasaki Makoto、Tsukamoto Manabu、Menuki Kunitaka、Suzuki Hitoshi、Matsuura Takanori、Baba Kazuhiko、Motojima Yasuhito、Fujitani Teruaki、Ohnishi Hideo、Yamanaka Yoshiaki、Kosugi Kenji、Okada Yasuaki、Tokuda Kotaro、Tajima Takafumi、Yoshioka Toru、Okimoto Nobukazu、Ueta Yoichi、Sakai Akinori
  • Journal Title: Bone Reports Volume: 12 Pages: 100268～100268
  • DOI: 10.1016/j.bonr.2020.100268
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アジュバント関節炎モデルラットにおける視床下部オキシトシン作動性ニューロンでのシナプス前グルタミン酸作動性伝達ならびにフィードバックシステム (2020)
  • Author(s): 松浦孝紀, 藤谷晃亮, 川﨑展, 鈴木仁士, 西村春来, 馬場一彦, 山中芳亮, 大西英生, 上田陽一, 酒井昭典
  • Organizer: 第42回日本疼痛学会
• [Presentation] TRPV1ノックアウトマウスを用いた神経障害性疼痛における疼痛逃避行動と脊椎後角の神経/グリアの活性の変化の検討 (2020)
  • Author(s): 馬場一彦, 川﨑展, 西村春樹, 藤谷晃亮, 松浦孝紀, 山中芳亮, 鈴木仁士, 眞田賢哉, 西村和朗, 田中健太郎, 園田里美, 吉村充弘, 丸山崇, 上田陽一, 酒井昭典
  • Organizer: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] TRPV1 ノックアウトマウスを用いた神経障害性疼痛における疼痛逃避行動と脊椎後角の神経/グリアの活性の変化の検討 (2020)
  • Author(s): 池田直史, 川﨑展, 馬場一彦, 西村春来, 眞田賢哉, 西村和朗, 鈴木仁士, 吉村充弘, 丸山崇, 上田陽一, 酒井昭典
  • Organizer: 第71回 西日本生理学会
• [Presentation] レセルピン反復投与誘発線維筋痛症モデルラットにおける痛覚反応・うつ状態の評価及びオキシトシン系活性化の検討 (2020)
  • Author(s): 馬場一彦, 川﨑展, 西村春来, 藤谷晃亮, 松浦孝紀,山中芳亮, 鈴木仁士, 眞田賢哉, 西村和朗, 田中健太郎, 園田里美, 吉村充弘, 丸山崇, 上田陽一, 酒井昭典
  • Organizer: 第71回 西日本生理学会
• [Presentation] 急性単関節炎はラットにおける脳下垂体システムと視床下部-下垂体-副腎軸を活性化する (2020)
  • Author(s): 西村春来，川﨑展，松浦孝紀，鈴木仁士，元嶋尉士，馬場一彦，大西英生，山中芳亮，藤谷晃亮，吉村充弘，丸山崇，上野啓通，園田里美，西村和朗，田中健太郎，眞田賢哉，尾仲達史，上田陽一，酒井昭典
  • Organizer: 第38回 産業医科大学学会
• [Presentation] 変形性膝関節炎モデルラットにおけるオキシトシンと新開受容調節の検討 (2020)
  • Author(s): 西村春来, 川﨑展, 馬場一彦, 元嶋尉士, 松浦孝紀, 鈴木仁士, 山中芳亮, 藤谷晃亮, 大西英生, 上田陽一, 酒井昭典
  • Organizer: 第64回 日本リウマチ学会