2023 Fiscal Year Annual Research Report
光遺伝学を利用した青斑核ニューロン制御による全身麻酔薬作用機序の解明
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21K08943
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
倉部 美起 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30635579)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 美佳 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 特任講師 (20774061)
上野 将紀 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40435631)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 青斑核 / DREADD / 全身麻酔薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全身麻酔薬の作用機序を解明するために、睡眠・覚醒と密接な関わりを持つ青斑核（LC: locus coeruleus）を起始核とするノルアドレナリン（NA）ニューロンに着目した。近年、青斑核ニューロンが一様ではなく、NAニューロン以外にGABA（gammaAminobutyric acid）ニューロンを含み、相互作用していることが明らかになったことから、LC-NAニューロンのみを操作可能なアデノ随伴ウイルスを用いて制御することとした。
まず、NAニューロン特異的プロモーターPRSx8下でチャネルロドプシン・アーキロドプシンを発現するアデノ随伴ウイルスを作製し、青斑核ニューロンに特異的に発現することを確認した。より長時間のLC-NA制御のために化学遺伝学的手法を導入した。AAV-PRSx8-hM3Dq-HAを導入し特異的リガンドであるdeschloroclozapine (DCZ)によりLC-NAニューロンのみを活性化することに成功した。
全身麻酔薬としてセボフルラン及びプロポフォールを用いた。AAV発現動物にあらかじめ脳波記録電極を埋め込み、覚醒状態から連続して行動と脳波を記録した。DCZ投与により青斑核NAニューロンを活性化させると全身麻酔薬投与時の就眠時間は変化しなかったが、覚醒までの時間は有意に短縮した。特に、セボフルランよりもプロポフォール麻酔からの回復時間が著名に短縮した。同時に行った脳波解析ではNAニューロン活性化により覚醒方向の成分が有意に増加した。また、神経毒であるDSP4投与によりNAニューロンを脱落させると、麻酔からの覚醒時間は著明に延長し、脳波解析では鎮静方向の成分が有意に増加した。
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