Effects on inhalational anesthetics on unitary inhibitory postsynaptic currents in the rat insular cortex

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K10082
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 小柳 裕子 日本大学, 歯学部, 准教授 (20609771)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 真之 日本大学, 歯学部, 教授 (00300830)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: イソフルラン / 大脳皮質 / 抑制性シナプス伝達 / ホールセル・パッチクランプ法

Outline of Annual Research Achievements

大脳皮質において，吸入麻酔薬イソフルランの抑制性シナプス伝達修飾作用を検討した。
実験開始に先立ち，スライス・パッチクランプ法において揮発性の高いイソフルランを一定の濃度で投与するため，シリンジポンプ，ガスタイトシリンジ，およびガスタイトチューブを用いた新しい灌流システムを構築した。当初はチューブポンプを用いた従来システムをコントロール群の記録時に併用する予定だったが，記録する単一抑制性シナプス後電流（uIPSCs）の振幅がシステムを変更した際に変化する現象がみられたため，新たに構築した灌流システムをイソフルラン投与中だけでなくコントロール群にも使用することとした。
実験には2～4週齢のVGAT-Venusラット（両性）を用いた。通法に従い大脳皮質を含む急性脳スライス標本を作製し，島皮質においてマルチ・ホールセル・パッチクランプ記録を行った。記録細胞はVenusタンパク発現の有無により抑制性介在ニューロンと興奮性ニューロンである錐体細胞に弁別した。抑制性介在ニューロンはさらに電気生理学的発火特性によりfast-spiking細胞とそれ以外のものに弁別した。Fast-spiking細胞から錐体細胞または別のfast-spiking細胞へ抑制性シナプスを形成している細胞のペアを見つけ出し，シナプス前細胞に相当するfast-spiking細胞を電気刺激した際にシナプス後細胞に相当する錐体細胞またはfast-spiking細胞から記録されるuIPSCsに対するイソフルランの修飾作用を検討した。その結果，イソフルランはuIPSCsの振幅と半値幅を増大させた。
実験に使用したイソフルランの濃度を計測するため，灌流液を採取しガスクロマトグラフィによる分析を試みた。しかし，イソフルランと溶媒であるn-オクタンの弁別ができず，濃度計測は行えなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新灌流システムの構築により，揮発性吸入麻酔薬の作用検討のための実験を行う環境を整え，実際にuIPSCに対するイソフルランの作用を観察できた。しかし新型コロナウイルス蔓延に伴い実験装置使用に一部制限があり，当初の計画よりやや遅れて進行している。またガスクロマトグラフィによるイソフルラン濃度測定ができず，原因解明に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

Fast-spiking細胞と錐体細胞およびfast-spiking細胞で形成される抑制性シナプス伝達で記録されるuIPSCsに対するイソフルランの修飾作用について引き続き研究を進め，統計処理を行うための例数を集める。また，fast-spiking細胞以外の抑制性介在ニューロンによるuIPSCに対するイソフルランの修飾作用を検討する。
実験に使用したイソフルランの濃度測定のために，アルコール分析用カラムを用いてガスクロマトグラフィを行う。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス蔓延に伴い第49回日本歯科麻酔学会学術集会への参加を取りやめた。また実験に遅れが生じたため，次年度使用額が生じた。生じた使用額は，令和4年度助成金と合わせて，吸入麻酔薬の大脳皮質におけるuIPSCの修飾作用検討のための電気生理実験において消耗品費として使用する。