2022 Fiscal Year Research-status Report
脊髄損傷後疼痛における脊髄のシナプス可塑性変化の病態解明
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22K09090
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
大橋 宣子 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (70706712)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 洋 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00262436)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 脊髄損傷後疼痛 / 脊髄後角ニューロン / 電位依存性カルシウムチャネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊髄損傷後疼痛は難治性であり、その発生機序も未だ解明されていなく有効な治療薬もない。その発症に脊髄の可塑性変化が指摘されているが、これまでに報告されている研究では、免疫組織学や行動学実験により脊髄の神経終末における電位依存性カルシウムチャネル発現の上昇や下行性疼痛抑制経路の遮断が疼痛の発症と関連していると間接的に検討したのみであり、実際に脊髄内カルシウム濃度の変化や神経伝達物質の分泌を観察し、直接的に脊髄ニューロンのシナプス伝達の変化を検討した研究はない。本研究の目的は、脊髄損傷後疼痛の発症過程で生じる脊髄のシナプス可塑性変化について行動学、免疫組織学、電気生理学実験により多角的に検討することで、脊髄損傷後疼痛の病態解明に寄与することである。具体的には、脊髄損傷後疼痛モデルラットを用い、脊髄損傷後疼痛時の脊髄におけるカルシウムチャネル関与をシナプスレベルで解明することを検討している。
まず本研究の初年度では脊髄損傷後疼痛の発症機序を解明するために、脊髄損傷後疼痛モデルラットの作製の確立および行動学実験を行った。全身麻酔下に成熟ラットのTh7-9椎弓切除を行い、Th10高位でimpactorにより脊髄に圧挫を加え不全脊髄損傷モデルを作製した。そしてモデル作製から2週間以上経過後にvon Frey法による痛み閾値を測定し、脊髄損傷後疼痛が発症しているか観察し、さらに選択的N型電位依存性カルシウムチャネル遮断薬として知られているω-conotoxin MVIIAをくも膜下投与した。その結果、ω-conotoxin MVIIAのくも膜下投与により痛み閾値の改善を認めたため、脊髄損傷後疼痛の発症過程に脊髄におけるN型電位依存性カルシウムチャネルの関与の可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脊髄損傷後疼痛モデルを確立することが初年度の目的であり、そのため初年度である令和4年度は全身麻酔下に成熟ラットのTh7-9椎弓切除を行い、Th10高位でimpactorにより脊髄に圧挫を加え不全脊髄損傷モデルを作製し、脊髄損傷後疼痛モデルラットを確立した。さらに行動学実験を行い、作製した脊髄損傷後疼痛モデルラットの痛み閾値をvon Frey法により測定し、選択的N型電位依存性カルシウムチャネル遮断薬であるω-conotoxin MVIIAのくも膜下投与により痛み閾値の改善を認めたため、脊髄損傷後疼痛の発症過程に脊髄におけるN型電位依存性カルシウムチャネルが関与する可能性を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的は、脊髄損傷後疼痛の発症過程で生じる脊髄のシナプス可塑性変化について行動学、免疫組織学、電気生理学実験により多角的に検討することで、脊髄損傷後疼痛の病態解明に寄与することである。具体的には、脊髄損傷後疼痛モデルラットを用い脊髄損傷後疼痛時の脊髄におけるカルシウムチャネル関与をシナプスレベルで解明することを検討している。そのため初年度の令和4年度では、脊髄損傷後疼痛モデルラットの作製を確立し、さらに行動学実験により脊髄損傷後疼痛の発症過程に脊髄におけるN型電位依存性カルシウムチャネルが関与する可能性を明らかにすることができた。
次年度である令和5年度では、この脊髄損傷後疼痛の発症過程における脊髄のN型電位依存性カルシウムチャネルの機序を解明するために、主に電気生理学実験を用いてメカニズムを解明していく予定である。具体的にはラットのin vivo脊髄標本を用い、顕微鏡下に電極を脊髄後角に誘導し、細胞外記録を用いて活動電位の発生頻度の変化を観察する。またラットのin vitro脊髄標本も用い、顕微鏡下に電極を脊髄横断スライスの脊髄後角に誘導しパッチクランプ記録を行う。そして興奮性ニューロンにおける微小興奮性シナプス後電流 (EPSC)および抑制性ニューロンにおける微小抑制性シナプス後電流を観察する。またAδおよびC線維の後根刺激により誘発される単シナプス性EPSCを観察する。これらの反応がN型電位依存性カルシウムチャネル遮断薬であるω-conotoxin MVIIAの投与によりどのように変化するか検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
当初より本研究の目的は、脊髄損傷後疼痛の発症過程で生じる脊髄のシナプス可塑性変化について行動学、免疫組織学、電気生理学実験により多角的に検討することで、脊髄損傷後疼痛の病態解明に寄与することである。具体的には、脊髄損傷後疼痛モデルラットを用い、脊髄損傷後疼痛時の脊髄におけるカルシウムチャネル関与をシナプスレベルで解明することを検討している。そのため初年度の令和4年度では、脊髄損傷後疼痛モデルラットの作製確立および行動学実験により、脊髄損傷後疼痛の発症過程に脊髄におけるN型電位依存性カルシウムチャネルが関与する可能性を明らかにした。
研究計画に従い次年度である令和5年度では、この脊髄損傷後疼痛の発症過程における脊髄のN型電位依存性カルシウムチャネルの機序を解明するために、主に電気生理学実験を用いてメカニズムを解明していく予定としている。具体的にはラットのin vivo脊髄標本細胞外記録およびin vitro脊髄標本パッチクランプ記録を行い、興奮性ニューロンおよび抑制性ニューロンに対するシナプス伝達の反応を観察する。これらの反応がN型電位依存性カルシウムチャネル遮断薬であるω-conotoxin MVIIAの投与によりどのように変化するか検討していく予定である。そのため次年度使用額が生じた。
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