生体イメージング法による全身麻酔薬の作用メカニズム解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K09022
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 岡田 卓也 神戸大学, 大学院医学研究科, 医学研究員 (70792935)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 2光子顕微鏡 / Caイメージング / 大脳皮質

Outline of Annual Research Achievements

各全身麻酔薬が大脳皮質神経細胞に与える影響を確認する上で、まず各全身麻酔薬の投与量の検討を行った。具体的には、立ち直り反射、後肢引き込み反射の消失を意識消失の指標として、その際の呼吸数や心拍数もモニタリングしながら検討した。マウス間での個体差が大きかったが、イソフルラン2%、プロポフォール150mg/kg（腹腔内）、ケタミン50mg/kg（腹腔内）を本研究での至適量とした。次に、上記の全身麻酔薬投与下に２光子顕微鏡で神経細胞の活動を観察し、その画像を解析した。当初の計画では、PV-CreマウスにAAV-Syn-GCaMP6fとAAV-CAG-FLEX-TdTomatoを投与することで興奮性ニューロンと抑制性（PV）ニューロンを同時に解析する予定であったが、興奮性ニューロンに比べPVニューロンの蛍光輝度が弱い影響で、解析の際に抑制性ニューロンの抽出が難しく、それぞれのニューロンを別々のマウスで可視化する方針に変更した。具体的には、①C57BL/6JマウスにAAV-Syn-GCaMP6fを投与し全ニューロンを観察する、②C57BL/6JマウスにAAV-mDlx-GCaMP6fを投与し抑制性ニューロンを観察する、③PV-CreマウスにAAV-CAG-FLEX-GCaMP6fを投与しPVニューロンを観察する、という方針にした。そして、現在の解析の結果、いずれの麻酔薬も、全ニューロン（n=6頭）の神経活動度（ΔF/F0）、発火頻度、各細胞間の活動相関性（Cosine Correlation）を抑制させる結果となった。抑制性ニューロン（n=2頭）やPVニューロン（n=3頭）に関しては、イソフルラン、プロポフォールは各項目を抑制させるが、ケタミンは有意差を認めなかった。n数を増やすこと、麻酔深度を揃えることが今後の課題である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

各全身麻酔薬が大脳皮質神経細胞に与える影響を検討する上で、各全身麻酔薬の投与量の検討および各神経細胞の可視化が順調に進展し、２光子顕微鏡でのCaイメージングを行う最中に麻酔薬を投与し、その変化を捉えることができているので、本研究の課題はおおむね順調に進んでいると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、現在進行中の実験のN数を増加させるとともに、自然睡眠時との比較によってより全身麻酔作用を抽出することを目指している。そのため、自然睡眠時の神経細胞活動も同様に評価を行い比較検討する予定である。
また、全身麻酔の作用メカニズムとして、視床皮質間の神経伝達が重要とこれまでの研究から考えられているため、視床皮質間の神経回路活動を化学遺伝学的手法により人為的に操作し、麻酔作用の再現を試みる予定である。

Causes of Carryover

おおむね予定通りに研究費を使用させていただいている。国際情勢の面から、次年度に購入する物品の購入費が予想よりも高額になる可能性があり、一部を繰り越しさせていただいた。