2021 Fiscal Year Research-status Report

Studies on the roles of brain orexin receptors in regulation of chronic pain

Research Project

Project/Area Number	21K10081
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	三枝禎日本大学, 松戸歯学部, 教授 (50277456)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小菅康弘日本大学, 薬学部, 教授 (70383726)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	慢性痛 / オレキシン / ドパミン / 脳微小透析法 / 側坐核
Outline of Annual Research Achievements	Orexin-Aおよび-Bは睡眠覚醒サイクルや摂食などの調節に関与する神経ペプチドで, orexin-AはOX1とOX2受容体(-R),orexin-BはOX2-Rをそれぞれ選択的に刺激する。側坐核は意欲や情動に関わる中脳辺縁系dopamine (DA)神経の投射領域で,OX1とOX2-Rが発現している。本研究では,orexin-Rのligandが側坐核の細胞外DA量に及ぼす効果を指標として,OX1とOX2-Rが同部位のDA放出の制御で果たす役割について無麻酔非拘束ラットを用いたin vivo脳微小透析法により解析した。 S-D系雄性ラット(約250 g)の側坐核に留置した微小透析膜(直径220 μm, 長さ2 mm)に改良リンゲル液を2 μl/分で灌流し, 5分毎に試料として回収した細胞外液中のDAをHPLC-ECD法により定量した。灌流投与した電位依存性Na+チャネル阻害薬のTTX以外の薬物は,透析膜の近傍に配置した微小ニードルを介して局所投与した。各処置がDAに及ぼす効果は5分毎に4時間にわたり観察した。その結果,orexin-Aまたは-Bの投与ではDA量に著変はなかった。一方, OX1とOX2-Rの拮抗薬のMK-4305はDAを用量依存的に増大させた。MK-4305が誘発したDAの増加をTTXまたはorexin-Aは抑制した。OX2-Rの拮抗薬のEMPAはDAを用量依存的に増大させた。EMPAによるDAの増加をTTXまたはorexin-Bは抑制した。Orexin-BはMK-4305によるDAの増大も打ち消した。一方, OX1-Rの拮抗薬のSB-334867の投与ではDA量に変化が認められなかった。以上のことから,側坐核のDA放出はOX1ではなくOX2-Rにより抑制的に制御されており,同部位のOX2-Rの遮断はDA放出を促進することが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究では実験動物を用い，顎顔面領域を含む身体の慢性痛の発症と緩和の仕組みを中脳辺縁系DA神経が投射する側坐核と呼ばれる脳内の領域に分布し，orexin類が結合するOX1およびOX2-R分子の役割の面から明らかにすることを目指している。これまでに，健常ラットの側坐核ではOX1ではなくOX2-RがDA神経活動を抑制的に制御することを学術論文としてまとめて発表することができた（Kawashima et al., 2022）。現在，炎症性疼痛モデルラットを用いた実験を進めており，orexin-Rを介した側坐核のDA神経活動へ慢性炎症が及ぼす影響に関する知見の一部は薬理学会とその関連学会で発表できた。このため，計画の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判定した。
Strategy for Future Research Activity	起炎物質のcarrageenanを後肢足底に局所投与した炎症性疼痛モデルラット由来のC線維様神経細胞の興奮に対するorexin-Aの効果に関する我々の研究から，炎症がない状態とは異なり炎症下では，C線維様神経細胞の興奮をorexin-AがOX1ではなくOX2-Rを介して抑制することが示唆されている（Ishikawa et al., 2017）。炎症性疼痛モデル動物由来のC線維様神経細胞の興奮に対してorexin-Aの抑制効果が認められた理由として，慢性炎症下ではこの神経細胞に分布するOX2-Rにはorexin類の刺激の低下による感受性の亢進が起きていた可能性が推察される（Ishikawa et al., 2017）。これまでに本計画では，健常ラットの側坐核においては，内因性のorexin類がOX1ではなくOX2-Rを介してDA神経を抑制的に制御することを示すことができた（Kawashima et al., 2022）。今後は炎症性疼痛モデルラットを用いた研究を一層推進し，orexin-Rを介した側坐核のDA神経活動の制御機構へ慢性炎症が及ぼす影響について解析を進めることを計画している。
Causes of Carryover	当該年度に計画していた実験がおおむね終了したため，17,325円を使用せずに残した。次年度に繰り越す17,325円は実験のための物品費として使用することを計画しており，実験動物，試薬，HPLC消耗品の購入に充てる。