S1 astrocytes are therapeutic target for chronic pain

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K16510
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
• Research Institution: Nagoya University (2021); National Institute for Physiological Sciences (2020)
• Principal Investigator: Takeda Ikuko 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (30746300)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アストロサイト / 慢性疼痛 / 経頭蓋直流電気刺激

Outline of Final Research Achievements

Current clinical management of chronic pain is suboptimal as patients often continue to experience unpleasant pain. Chronic pain’s pathophysiology involves the aberrant formation of noxious “pain causing” circuits in somatosensory cortex (S1). We developed a novel approach for modulating astrocyte activation to drive circuit reorganization in chronic pain. Through transient astrocyte activation in the somatosensory cortex (S1) using tDCS (transcranial direct current stimulation) , established allodynia via prior partial sciatic nerve ligation was alleviated. Spine turnover of L5 pyramidal neurons in S1 cortex increased during and after tDCS activation. This therapy fostered S1 spine elimination, presumably corresponding to the dismantling of inappropriate neural connections which induce allodynia. Thus, activated astrocytes, by facilitating S1 circuit reorganization, have the potential to cure chronic pain.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人における慢性疼痛の標準治療は痛みの軽減が目標の鎮痛薬内服が主流である。S1を治療標的とした研究では慢性疼痛へ移行抑制するための傷害急性期の治療（発症予防）であるが、すべての急性疼痛患者に治療適応することは困難である。本研究はこれまでと異なり、慢性疼痛となった後の根治療法としてアストロサイトを標的として用いている。アストロサイトを活性化する方法として用いる経頭蓋直流電気刺激においてはすでに慢性疼痛でも使用されており、トランスレーショナルリサーチとして人への応用も可能と考えられ、本治療法を人に応用することができれば患者のQOLを上昇させることも可能である。