特定神経ネットワークの人工的制御技術を駆使した全身麻酔薬の作用機序の解明
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19K22652
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 55:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
紙谷 義孝 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90381491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 美佳 新潟大学, 医歯学系, 助教 (20774061)
倉部 美起 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30635579)
上野 将紀 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40435631)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 全身麻酔薬 / 青斑核 / DREADD / 麻酔薬 / 薬理遺伝学的手法 / 薬理遺伝学 |
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| Outline of Research at the Start |
「麻酔がなぜかかるか？」は現代においても未解明の科学的疑問である。
理由の一つとして、無麻酔下での動物個体からの詳細な生理学的解析が困難であることが挙げられる。本研究では、人為的に外部から青斑核ノルアドレナリン作動性神経のみを制御可能な薬理遺伝学的手法を用い、かつ、無麻酔下での神経活動の解析にチャレンジすることで、近年停滞している麻酔薬による意識消失・覚醒のメカニズムの解明に新たな着眼点から挑む。これらのツールを組み合わせることによって、研究の幅が飛躍的に広がり、従来の知見とは異なる新しい全身麻酔薬の作用機序を見出せる可能性がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、人為的に特定の神経ネットワークのみを制御可能な薬理遺伝学的手法(Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs) を用い、睡眠・覚醒と密接な関わりがあるとされる青斑核ノルアドレナリン（NA）神経を人為的に制御すること、さらに無麻酔下での神経活動の解析を行うことで全身麻酔時の意識消失・覚醒のメカニズムを解明することである。
当該年度の研究内容：揮発性麻酔薬（イソフルラン・セボフルラン）あるいは静脈麻酔薬（プロポフォール・デクスメデトミジン）投与時のNAニューロンの制御が脳波および青斑核ニューロン活動電位に与える影響について、非制御群と比較した。初年度free moving下での記録が困難であったことから、ウレタン麻酔下に記録を行ったが、今年度はfree moving下での記録(脳波およびlocal field potential;LFP）をとる手法を確立することができた。脳波上、NAニューロン活性化によりプロポフォールによるburst suppression出現までの時間は著明に延長し、覚醒までの時間も著明に短縮した。揮発性麻酔薬投与による麻酔導入時間に変化は認められず、覚醒までの時間が軽度短縮したのみであった。LFPはプロポフォール・揮発性麻酔薬投与によって振幅が大きく減少したが、一部で増大する個体も確認された。
意義・重要性：揮発性麻酔薬と静脈麻酔薬(プロポフォール)とで、青斑核NAニューロンの応答様式は異なった。また、free moving下での電気生理学的記録に成功したことから、全身麻酔薬投与時の一連の青斑核NAニューロンの活動についてより詳細に解析することが可能となった。
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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
薬理遺伝学的にNAニューロンのみを活性化する方法を確立した。さらに今年度は、free moving下で全身麻酔薬投与前から後までの脳波およびlocal field potentialを記録することに成功し、手技を確立することができた。この手法を用いて、全身麻酔薬投与時の前・中・後の一連の脳波・LFPを測定し、青斑核NAニューロンと全身麻酔薬の作用との関連性を解析することが可能となった。
そのため、進捗状況は順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度、free moving下に全身麻酔薬投与前から後までの脳波およびlocal field potentialを記録することに成功し、手技を確立することができたため、この手法を用いて、種々の全身麻酔薬を投与し電気生理学的記録・脳波解析を行っていく。
同時にDSP-4を投与し、青斑核NAニューロンのみを特異的に抑制した場合の全身麻酔薬投与時の変化を解析していく。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Acute spatial spread of NO-mediated potentiation during hindpaw ischaemia in mice.2019
Author(s)
Onishi T, Watanabe T, Sasaki M, Kamiya Y, Horie M, Tsukano H, Hishida R, Kohno T, Takebayashi H, Baba H, Shibuki K
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Journal Title
J Physiol
Volume: 597
Pages: 3441-3455
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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