2020 Fiscal Year Annual Research Report
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20H03777
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Hyogo Medical University |
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Principal Investigator |
古賀 浩平 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (50768455)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 仁司 新潟大学, 脳研究所, 助教 (30549621)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 慢性疼痛 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
急性の痛みは生体防御に重要な感覚である。その一方、慢性疼痛は、不安やうつなど負の情動を形成することが臨床で問題となっている。しかし、急性痛が慢性疼痛に発達していく過程のおいて、シナプス伝達にいかなる可塑的な変化を形成し、神経回路が再編成していくかについては不明な点が多い。これまでに、痛みの入力と負の情動の両要因に関わる前帯状回領域において、興奮性シナプス前終末の長期増強が、慢性疼痛で惹起される不安のシナプス可塑性であることが明らかになっている。
本研究ではまず初めに、慢性疼痛の急性期と後期におけるシナプス可塑性を調べた。その結果、慢性疼痛の急性期と後期では前帯状回のシナプス可塑性の形成が異なることが明らかになってきた。次の解決すべき点として、シナプス可塑性を形成するシナプス伝達の投射選択性が挙げられる。これまでに解析してきたシナプス可塑性は前帯状回に投射するシナプス前終末を非選択的に活性化してきたが、前帯状回に投射するどのシナプス経路が慢性疼痛によってシナプス可塑性を形成するかを調べるために光遺伝学的手法を導入した。視床に光感受性タンパク質であるチャネルロドプシンを組み込んだアデノ随伴ウイルスをマウスに局所投与して前帯状回における投射を調べると、視床神経の神経終末が前帯状回に投射しているのを確認した。さらに、光遺伝学と電気生理学的手法を組み合わせると視床ー前帯状回の選択的なシナプス伝達が記録できた。また、慢性疼痛モデルの急性期において同様に調べると、正常マウスと異なるシナプス伝達を示した。
本研究で、慢性疼痛の急性期における前帯状回への投射選択的なシナプス可塑性が明らかになりつつある。今後、慢性疼痛の後期におけるシナプス可塑性も解析することで慢性疼痛の発達過程をシナプスレベルで明らかに出来る意義がある。
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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
慢性疼痛の時期特異的なシナプス可塑性を解析した。慢性疼痛の急性期と後期における前帯状回におけるシナプス可塑性を調べた結果、慢性疼痛の急性期と後期では前帯状回のシナプス可塑性の形成が異なることが明らかになった。
また、このシナプス可塑性を形成するシナプス伝達の投射選択性を明らかにするために、光遺伝学的手法を導入した。視床に光感受性タンパク質であるチャネルロドプシンを組み込んだアデノ随伴ウイルスをマウスに局所投与して前帯状回における投射を調べると、感染２-４週間後で視床神経の神経終末が前帯状回に投射していることを確認できた。さらに、このAAVを投与したマウスの脳スライス標本を作製して、電気生理学的手法を適応して前帯状回の第II/III層の錐体細胞からパッチクランプ記録を行い、視床ー前帯状回のシナプス伝達を光操作で調べた。光遺伝学と電気生理学的手法を組み合わせて視床ー前帯状回の選択的なシナプス伝達が記録できた。刺激プロトコールの条件検討を行い、刺激時間、強度を調べるなどして安定したシナプス伝達を記録できるようになった。また、慢性疼痛モデルの急性期において同様に調べると、正常マウスと異なるシナプス伝達を示した。
CUBIC法の準備； 前帯状回に投射する神経回路を網羅的に調べるためにCUBIC法の準備を始めた。逆行性蛍光トレーサーを標的部位に局所投与して１０日後に観察すると、標的部位にトレーサーが正確に入ることを確認できた。今後、投射する領域の網羅的な解析を行っていく準備は整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
慢性疼痛の発達過程におけるシナプス可塑性の解析；視床ー前帯状回シナプスにおける可塑的な変化について、特に慢性疼痛モデルの後期で調べていく。さらに、前帯状回には情動に関わる脳領域である扁桃体からの入力も受けている。この扁桃体ー前帯状回の投射が負の情動に関わる可能性を考えている。従って、今後は扁桃体ー前帯状回の特異的なシナプス伝達が慢性疼痛の発達過程において可塑的な変化を示すかについても調べていく。
並行して、疼痛経路の網羅的な解析を進めていく。CUBIC法を用いて脳を透明化して前帯状回に投射する脳領域を網羅的に解析する。そして、シナプス伝達および慢性疼痛の発達に伴うシナプス可塑性を調べていく。さらに、視床ー前帯状回の投射において、視床に投射する脳領域についてもCUBIC法を用いて明らかにしていく。これらの慢性疼痛に関わる特異的な経路を解剖学的手法と電気生理学的手法で明らかにしていく予定である。
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Research Products
(1 results)
