2023 Fiscal Year Research-status Report

中脳辺縁ドパミン神経系の鎮痛機序とその可塑性に関する研究

Research Project

Project/Area Number	22K09079
Research Institution	Saitama Medical University
Principal Investigator	小幡英章埼玉医科大学, 医学部, 教授 (20302482)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	加藤孝一国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所ラジオアイソトープ管理室, 室長 (50382198) 須藤貴史群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (60739621) 紺野愼一福島県立医科大学, 医学部, 教授 (70254018)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	内因性鎮痛系 / 腹側被蓋野 / 側坐核
Outline of Annual Research Achievements	本研究の当初の目的は3つあり、目的１は内因性鎮痛系としての中脳辺縁ドパミン神経系の機序を調べ、目的２ではその可塑性をラットの慢性痛動物で検討することである。内因性鎮痛機能の測定はNoxious stimulation induced analgesia（NSIA）によって測定した。すなわちカプサイシンによる痛み刺激を前肢に加えた時に起こる鎮痛効果を後肢で判定する。正常ラットで認められるNSIAは、慢性痛の動物モデルでは認められなくなる。これまでに、ラットの椎間板ヘルニアモデルにおいて検討をすすめてきた（福島県立医科大学整形外科との共同研究）。従来から知られているラットの椎間板ヘルニアモデルを作成し、さらにこの動物に身体拘束ストレスを加えた（6ｈ/日を5回/週で4週間）。これによって椎間板ヘルニア作成から28日後でも下肢の疼痛閾値は低下したままで、慢性痛が継続することが明らかになった。さらにこの動物を用いて、カプサイシンを投与して痛みを与え、側坐核でのドパミン放出を非拘束群と比較したところ、拘束群ではドパミン放出が低下していた。このことから慢性痛動物では、中脳辺縁ドパミン神経系の機能不全が起こっていることが示唆された。我々は新たに注意欠陥多動性障害（ADHD）の動物モデルである本態性高血圧自然発症ラット（SHR）を研究に取り入れ痛みに関する研究を行ってきた。SHRではNSIAつまり内因性鎮痛が減弱しており、足底切開による術後痛モデルを作成すると、正常動物よりも痛覚過敏が長く続いたが、アトモキセチンの投与によってこの現象は抑えられた。一方で目的3ではラットの神経障害性疼痛モデル（Spinal nerve ligation: SNL）を用いて脳でのミクログリアの発現をPETで観察し、正常動物との比較を行っている（国立精神・神経医療研究センター、群馬大学麻酔科との共同研究）。これまでに各８匹ずつ撮影が終わっており解析中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 目的3のラット脳ミクログリアのPET研究は順調に進んでおり、現在、脳の部位ごと解析中である。目的1と2に関して慢性痛モデルを用いた研究では、椎間板ヘルニアモデルを用いた研究は順調に進んでいる。一方で正常動物を用いた、痛み刺激に対する中脳辺縁ドパミン神経系の反応性の検討と、神経障害性疼痛モデル（SNL）を用いたその可塑性に関する研究は遅れている。研究全体として進捗状況は、おおむね順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	2024年度も研究計画に沿って進める。目的1と2では慢性痛状態における中脳辺縁ドパミン神経系の可塑的変化について、正常動物との比較をすることで研究を進める。慢性痛モデルは、ラットの椎間板ヘルニアモデルに身体拘束ストレスを加えた動物と、神経障害性疼痛のモデルであるSNLを用いる。椎間板ヘルニアモデルでは腹側被蓋野のドパミン細胞D2受容体にクレリコンビナーゼが導入されているラット（D2-Creラット）を用いて、光遺伝学的もしくは薬理遺伝学的に中脳辺縁ドパミン神経系を興奮もしくは抑制して変化を観察する。神経障害性疼痛モデルでは内因性鎮痛機能が低下しているSHRラットを使用してSHR-SNLモデルを新たに作成し、行動実験等によって違いを見出す。目的3に関しても研究計画に沿って進める。ラットの脳ミクログリアの発現を特異的トレーサー [11C]PBR28を用いてPETで定量化する、ラットSNLモデルの作成前、作成後2W、1M、2M、3M (12W後) に撮影して、正常ラットと比較する。その後に、脳地図を用いて脳の部位ごとにミクログリア発現量を定量化する。目的3においては特に腹側被蓋野・側坐核のミクログリアの発現を調べる。現在は解析中であり、有意差がある部位に関しては、免疫組織化学で詳細に解析する予定である。
Causes of Carryover	次年度に一部の研究費が持ち越されたことに関しては、正常動物を用いた、痛み刺激に対する中脳辺縁ドパミン神経系の反応性の検討と、神経障害性疼痛モデル（SNL）を用いたその可塑性に関する研究、D2-Creラットの導入が遅れていることによる。2024年度の使用計画としては遅れている研究を遂行することに経費を使用しつつ、本来の計画された研究を行うためにも経費が必要になる。