二光子顕微鏡を用いた痒みの脊髄後角in vivoイメージングと情報伝達機構の解明

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26670291
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 伊藤 誠二 関西医科大学, 医学部, 教授 (80201325)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松村 伸治 関西医科大学, 医学部, 講師 (70276393) ; 西田 和彦 関西医科大学, 医学部, 助教 (80448026) ; 井上 明俊 関西医科大学, 医学部, 助教 (50709152)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 慢性掻痒動物モデル / グルタミン酸受容体 / 三叉神経節 / クロロキン / c-fos / 一次求心性線維 / 痛覚 / ガストリン遊離ペプチド

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは、NMDA受容体NR2Bの1472番目のTyr残基 (Y1472) がリン酸化できないノックインマウス (Y1472F-KI) を用いてNR2BのY1472のリン酸化が神経障害性疼痛の発症維持に重要であることを明らかにしてきたが、Y1472-KIマウスを用いた予備実験でNR2BのY1472のリン酸化が掻痒にも関与することが示唆された。これまで痛覚と痒み刺激がどのように一次求心性線維を介して脊髄に伝達され、識別されるか不明であったが、ごく最近、痒みの伝達物質・経路が解明され、痒みは痛覚と明確に区別できることが判明した。本研究は申請者らがすでに確立している二光子励起顕微鏡下でのin vivoイメージングにより、掻痒と疼痛動物モデルで脊髄後角での痒みの神経回路網とその活性化機構、痛覚の伝達機構との違いを明らかにすることを目的とした。
研究実績の概要１）マウス頬にアセトン-水を繰り返し塗布することにより、慢性掻痒モデルを作製し、グルタミン酸NR2Bの1472Fのリン酸化が痛み同様に痒みの発生に関与していることを明らかにした。
２）クロロキンの皮下注入に伴う掻痒行動においてもグルタミン酸NR2Bの1472Fのリン酸化が慢性掻痒モデル同様に痒みの発生に関与していることを明らかにした。
３）掻痒行動に伴う一次求心性線維の三叉神経路核に到達部位をc-fosの発現で明らかにした。掻痒行動が減弱しているNR2BY1472Fノックインマウスで、c-fosの発現が低下していることを明らかにした。
４）掻痒行動の中継地である三叉神経路核での神経伝達物質の関与を検討するために、大槽内投与法の検討を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究実績に記載したような研究実績が上がっている。しかし、BNPが痒みの神経伝達物質であるという（Science 340:968-971 (2013) ）の論文は現在、他の研究者との論争の中にある。その論文に基づいて発想した本申請書の研究計画に記載したcGMPの実験を中断し、BNPが掻痒に関与しているか確認している。

Strategy for Future Research Activity

１)グルタミン酸NR2BサブタイプのY1472のリン酸化の関与を検証し、痛みと痒みの神経伝達経路の違い、相互作用を明らかにする。
２)大槽内投与法を用いて、現在論争中のガストリン遊離ペプチドとBNPのどちらが掻痒に関与しているか我々の実験で解明する。
３)その結果に基づいて、脊髄後角での分子イメージングに用いる蛍光タンパクを決定して、トランスジェニックマウスを作製してin vivoで解析を行う。

Causes of Carryover

本研究の分子イメージングのトランスジェニックマウスで使用を予定していた作製と飼育繁殖のための費用が「現在までの達成度」で記載した理由で実験を中断したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

分子イメージングに用いる蛍光タンパクを早急に決定して、今年度のトランスジェニックマウス作製の費用に充てたい。

Research Products

• [Journal Article] In vivo two-photon imaging of structural dynamics in the spinal dorsal horn in an inflammatory pain model. (2015)
  • Author(s): Matsumura, S., Taniguchi, W., Nishida, K., Nakatsuka, T. and Ito, S.
  • Journal Title: The European journal of neuroscience. Volume: 41 Pages: 987-995
  • DOI: 10.1111/ejn.12837.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 脊髄に起因する痛み~脊髄の構造と慢性化をおこす中枢性感作~ Chronic pain is induced by central sensitization in spinal dorsal horn. (2015)
  • Author(s): 片野泰代、伊藤誠二
  • Journal Title: Practice of Pain Management Volume: 6 Pages: 22-25
• [Journal Article] 神経障害性痛の臨床 (2015)
  • Author(s): 伊藤誠二
  • Journal Title: 痛みのScience & Practice Volume: 8 Pages: 印刷中
• [Journal Article] Identification of nitrated tyrosine residues of protein kinase G-Iα by mass spectrometry. (2014)
  • Author(s): Lu, J., Yao, I., Shimojo, M., Katano, T., Uchida, H., Setou, M. and Ito, S.
  • Journal Title: Analytical and bioanalytical chemistry. Volume: 406 Pages: 1387-1396
  • DOI: 10.1007/s00216-013-7535-4.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptional mechanisms link epithelial plasticity to adhesion and differentiation of epidermal progenitor cells. (2014)
  • Author(s): Lee, B., Villarreal-Ponce, A., Fallahi, M., Ovadia, J., Sun, P., Yu, Q.C., Ito, S., Sinha, S., Nie, Q. and Dai, X.
  • Journal Title: Developmental cell. Volume: 29 Pages: 47-58
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2014.03.005.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Three-dimensional distribution of sensory stimulation-evoked neuronal activity of spinal dorsal horn neurons analyzed by in vivo calcium imaging. (2014)
  • Author(s): Nishida, K., Matsumura, S., Taniguchi, W., Uta, D., Furue, H. and Ito, S.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Pages: e103321(1‐16)
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0103321.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Controllable urokinase gene expression in trabecular meshwork cells. (2014)
  • Author(s): Tsuda, M., Kaneko, S., Ando, A., Nishimura, T., Okuda-Ashitaka, E., Ito, S., Taomoto, M., Matsumura, M. and Takahashi, K.
  • Journal Title: Journal of Clinical & Experimental Ophthalmology Journal of Clinical & Experimental Ophthalmology Volume: 5 Pages: 329(1‐4)
  • DOI: 10.4172/2155-9570.1000329.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Involvement of endothelin B receptor in peripheral nerve regeneration using sciatic nerve transection-regeneration model. (2015)
  • Author(s): Nguyen, H. T., Katano, T., Matsumura, S. and Ito, S.
  • Organizer: VSEM Conference on Emergency Medicine 2015
  • Place of Presentation: Saigon (Vietnam)
  • Year and Date: 2015-03-09 – 2015-03-13
• [Presentation] 小細胞肺癌患者血液中に特異的に検出されるmiRNAに関する研究 (2014)
  • Author(s): 下條正仁、首藤由江、伊藤誠二
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Involvement of c-Jun N-terminal kinase in peripheral nerve regeneration. (2014)
  • Author(s): Nguyen, H. T., Katano, T., Matsumura, S. and Ito, S.
  • Organizer: The 44th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington D.C. (U.S.A.)
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Involvement of endothelin in peripheral nerve regeneration. (2014)
  • Author(s): Ito, S., Nguyen, H. T., Matsumura, S. and Katano, T.
  • Organizer: The 44th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington D.C. (U.S.A.)
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Identification of small cell lung cancer (SCLC)-specific miRNAs in blood as a tumor marker for the detection of SCLC. (2014)
  • Author(s): Shimojo, M., Shudo, Y., Ito, S.
  • Organizer: The 44th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington D.C. (U.S.A.)
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] CaMKIIキナーゼ不活型KIマウスにおける慢性疼痛モデル脊髄後角のCaMKIIのシナプス局在 (2014)
  • Author(s): 矢尾育子、松村伸治、片野泰代、山肩葉子、井本敬二、伊藤誠二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] In vivo カルシウムイメージングを用いた皮膚の異なる点への感覚刺激に応答する脊髄後角ニューロンの解析 (2014)
  • Author(s): 西田和彦、松村伸治、伊藤誠二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 成熟した疼痛研究の新しい展開 New departure of mature pain research. (2014)
  • Author(s): 伊藤誠二、片野泰代、松村伸治、西田和彦
  • Organizer: 日本ペインクリニック学会第48回大会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（新宿区）
  • Year and Date: 2014-07-25
  • Invited
• [Presentation] 末梢神経再生モデルを用いた神経再生におけるエンドセリンの関与 Involvement of endothelin in peripheral nerve regeneration using tubing and osmotic pump model. (2014)
  • Author(s): Nguyen Huu Tu、片野泰代、松村伸治、伊藤誠二
  • Organizer: 第36回日本疼痛学会
  • Place of Presentation: KKRホテルオーサカ(大阪市)
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Book] 分子脳科学 (2015)
  • Author(s): 西田和彦、伊藤誠二
  • Total Pages: 312
  • Publisher: 化学同人
• [Book] NOCICEPTIN OPIOID (2014)
  • Author(s): Okuda-Ashitaka, E., Ito, S.
  • Total Pages: 357
  • Publisher: Pain regulation induced by nocistatin-targeting molecules: G protein-coupled-receptor and nocistatin-interacting protein.
• [Remarks] 関西医科大学医化学講座
  • URL: http://www3.kmu.ac.jp/medchem/index.html