神経障害性痛における脊髄―大脳皮質神経活動連関とグリア細胞活性化制御の影響

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17807
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 番場 景子 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (60790871)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: フラビン蛋白蛍光イメージング法 / 神経障害性疼痛 / SNI / ミクログリア / アストロサイト

Outline of Annual Research Achievements

神経障害性疼痛においてもS1のシナプスの興奮性や可塑性が高まることが知られている。また、脊髄後角においても同様に神経興奮性とシナプス可塑性は、神経障害性疼痛状態で増強されると従来考えられており、in vitro脊髄スライスを用いたパッチクランプの研究では、興奮性シナプス電流と細胞興奮性の両方が神経障害性疼痛モデルで増強し、in vivoパッチクランプ研究においても末梢神経損傷により、神経損傷側の後肢への無害な刺激による細胞興奮性と興奮性シナプス増強が誘導されることが報告されている。当研究室固有のフラビン蛋白蛍光イメージング法(AFI)ではミトコンドリアの電子伝達系の一員である内因性蛋白の性質を利用し、in vivoでの神経活動を低侵襲かつ容易に可視化することができる。本研究では、神経障害性疼痛の発症とS1や脊髄後角の神経可塑性変化におけるTNF-α、IL-βなどの炎症性サイトカインやグリア細胞の関連性について、AFIを用いたin vivoでの大脳皮質一次体性感覚野及び脊髄後角の神経活動を評価し、明らかにすることを目的としている。
昨年度はSNIモデルマウスを作成し、大脳皮質一次体性感覚野及び、脊髄後角においてフラビン蛋白蛍光イメージングを用いて神経活動を測定した結果、大脳皮質一次体性感覚野では経時的に神経活動が増強したが、脊髄では神経活動の減弱を認める結果となった。当該年度は脊髄における抑制性ニューロンの喪失により興奮性ニューロンが優位となり下行性抑制系の抑制（脱抑制）及び相対的に上行性伝達経路の活動が亢進し、痛み刺激として大脳の神経活動を亢進させ、神経障害性疼痛を発症するのではないかと仮説を立て、脊髄と大脳皮質一次体性感覚野における抑制性ニューロン(Pax2)と神経細胞（NeuN）の経時的変化を免疫組織学的に検討している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス流行のため不要不急の実験が行えなかったこと、自らの体調不良によって休職していた時期もあり、実験の進行はやや遅れている。
ミクログリア活性阻害薬であるミノサイクリン投与群と非投与群ではSNIモデルマウスの脊髄における神経活動の低下に差は認めなかった。また、ミクログリア活性の免疫組織学的検討においても有意差は認めなかった。
そのため、脊髄における抑制性ニューロンの喪失により興奮性ニューロンが優位となり下行性抑制系の抑制（脱抑制）及び相対的に上行性伝達経路の活動が亢進し、痛み刺激として大脳の神経活動を亢進させ、神経障害性疼痛を発症するのではないかと仮説を立て、現在、脊髄と大脳皮質一次体性感覚野における抑制性ニューロン(Pax2)と神経細胞（NeuN）の経時的変化を免疫組織学的に検討している。

Strategy for Future Research Activity

今年度、顕微鏡用の解析アプリケーションを購入した。これを用いて脊髄・大脳皮質一次体性感覚野における抑制性ニューロン及び神経細胞の経時的変化について免疫組織学的検討の結果を解析していきたいと考えている。また、余裕があればミクログリア活性阻害薬及びアストロサイト活性阻害薬を投与したマウスについても比較・検討したい。

Causes of Carryover

今年度は新型コロナウイルスによる不要不急の実験が不可能となったことに加え、体調不良で休職期間があったことから十分な研究時間の確保が難しく、やや使用金額が少ない結果となった。次年度はミクログリア活性阻害薬やアストロサイト活性阻害薬や免疫染色の抗体購入、論文執筆の校正などで次年度使用額を含め使用可能と考えている。