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
| Project/Area Number |
19K22652
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 55:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
紙谷 義孝 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90381491)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
|
| 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)
|
|---|
| Keywords | 青斑核 / 麻酔薬 / 薬理遺伝学的手法 / 全身麻酔薬 / 薬理遺伝学 |
|---|
| 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。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的：全身麻酔時の意識消失や覚醒に深く関与しているとされている青斑核に注目し、覚醒下の動物において麻酔薬を投与した際の意識消失から覚醒までの一連の経過を解析することで、意識消失・覚醒のメカニズムにおける青斑核ニューロンの役割を解明することである。
当該年度の研究内容：青斑核NA（ノルアドレナリン）ニューロンを特異的に制御可能なラットの作成を行った。NA神経特異的プロモーターを用いたアデノ随伴ウイルス（AAVPRSx8/hM3Dq）を作製し、このAAVを用いてhM3Dqがラット青斑核特異的に発現することを免疫組織学的に確認した。次に、AAV導入後のラットを用いて、青斑核NAニューロンをCNO腹腔内投与によって人為的に興奮させた際の、全身麻酔の作用を行動学的および電気生理学的に解析した。その結果、CNO投与によって揮発性麻酔薬による麻酔導入・覚醒時間はわずかに変化するのみであった。一方で、静脈麻酔薬（プロポフォール）による麻酔導入時間は著明に延長し、覚醒時間も著明に短縮した。電気生理学的解析には、当初予定していた覚醒状態での記録が困難であったことから、まずウレタン麻酔下で麻酔薬を投与した。その結果、青斑核ニューロンの活動電位に対する揮発性麻酔薬の影響には一定の傾向が認められなかったが、プロポフォール投与によって活動電位は著しく減少した。さらにCNO投与によって、プロポフォール投与時の活動電位は増加した。
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、人為的な青斑核活性化は、プロポフォールの麻酔作用を劇的に変化させたが、揮発性麻酔薬の作用に明らかな変化を及ぼさなかった。
プロポフォールは揮発性麻酔薬に比べて、より青斑核特異的な作用を持つ可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度中に、青斑核NAニューロンを特異的に制御可能なAAVの作製に成功し、青斑核での発現まで確認できた。さらに、行動学的実験と電気生理学的解析まで行うことができたため、当初の計画以上に進展したと思われた。
しかし、無麻酔下の動物からの電気生理学的解析が予想以上に困難であり、現在そのための新たな装置を試しているところである。また、麻酔深度の解析をより客観的に行うために当初の予定にはなかった脳波解析も同時に行うこととし、脳波解析には成功したため、おおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現在、無麻酔下動物からの細胞外記録法を確立するために試行錯誤しているところであるが、改良した電極やリード線がうまく作動することが確認できた。
次年度はこれを用いて麻酔前から麻酔導入・維持・覚醒までの一連の細胞外記録および脳波記録の解析に取り組む予定である。さらに、一連の記録が可能であった場合はAAV導入動物で、青斑核を活性化させた場合の麻酔薬の作用を解析する予定である。
|
Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
-
-
-
-
[Journal Article] Acute spatial spread of NO-mediated potentiation during hindpaw ischaemia in mice2019
Author(s)
Onishi T, Watanabe T, Sasaki M, Kamiya Y, Horie M, Tsukano H, Hishida R, Kohno T, Takebayashi H, Baba H, Shibuki K
-
Journal Title
J Physiol
Volume: 597
Pages: 3441-3455
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
