海馬歯状回における神経細胞の新生低下に注目した慢性疼痛の発症機序解明

• Project/Area Number: 22K09077
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55050:Anesthesiology-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 青木 優祐 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (50857208)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 志田 恭子 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 臨床研究医 (00381880) ; 大澤 匡弘 帝京大学, 薬学部, 教授 (80369173) ; 祖父江 和哉 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90264738)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 慢性疼痛 / 海馬歯状回 / 神経細胞の新生低下

Outline of Research at the Start

本研究では、疼痛の遷延化が海馬歯状回の神経新生低下によることを明らかにするため、これらの変化を引き起こす神経回路を同定する。痛み刺激により活性化する神経細胞にデザイナー受容体（DREADD）を発現させて活性を調節することで、目的の脳領域の痛みで活性化した神経回路内の細胞を活性または抑制できる。この方法で各種脳領域の神経細胞の活性を調節し、海馬歯状回の神経細胞新生の低下や痛み閾値の変化を確認し、目的の脳領域を特定する。本研究により、外側腕傍核から海馬歯状回へ疼痛の情報を伝える神経回路が明らかになり、神経新生低下と疼痛遷延化を認められれば、慢性疼痛の新規治療法の開発につながる可能性がある。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、疼痛の遷延化が海馬歯状回の神経新生の低下によることを明らかにし、その変化を引き起こす神経回路を同定する。昨年度、脊髄後角（SDH）から外側腕傍核（LPb）へ投射する神経回路の持続的な活性化が重要であることを明らかにした。今年度は、SDHからLPbへ投射する神経回路の持続的活性化により、海馬歯状回の神経新生が受ける影響を検討した。
SDHからLPbへ投射する神経に興奮性のデザイナー受容体（DREADD）であるhM3Dqを発現させ、投射先のLPbへhM3Dqの特異的リガンドのクロザピン-N-オキシド（CNO）をLPbへ14日間連続投与すると神経新生の低下が認められた。この神経新生の低下は、神経幹細胞の減少によらず、神経細胞への分化の抑制も明らかにできた。また、この海馬神経新生の低下は、昨年度に明らかになった、神経障害性疼痛モデルマウスで認められた海馬歯状回において認められた神経新生の低下と同様の変化であった。一方、昨年度に痛みの遷延化に関与が低いとされた視床外側核（VPL）へCNOを14日間連続して処置しても、海馬神経新生の低下は認められなかった。
次に、SDHからLPbへ投射する神経回路の慢性疼痛モデル動物の痛覚過敏への影響を検討した。SDHからLPbへ投射する神経細胞へCre-LoxPシステムをAAVにより導入し、抑制性DREADDであるhM4Diを発現させた。CNOを飲水投与すると14日間、神経障害による痛覚閾値の低下が部分的に抑制された。一方、SDHからVPLへ投射する神経細胞へhM4Diを発現させ、CNOを14日間飲水で継続的に与えても、神経障害により引き起こされた痛覚閾値の低下に有意な影響は認められなかった。これらの結果より、神経障害性モデル動物に見られる痛み閾値の低下は、SHDからLPbに投射する神経回路の持続的活性化が重要であることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

申請書に計画した内容に沿って問題なく進行しており、研究計画は順調である。また、脊髄後角（SDH）から外側腕傍核（LPb）へ投射する神経路が、神経障害性疼痛モデルの痛み閾値低下に関与していることを明らかにすることができた。次年度には、この神経回路が、神経障害性疼痛モデルの海馬歯状回における神経新生低下に関与することを検討し、疼痛の遷延化と海馬神経新生の低下を引き起こす回路が同一であるかを明らかにすることができる。

Strategy for Future Research Activity

最終年度では、デザイナー受容体を用いた手法により、神経新生の低下が見られる神経障害性疼痛モデルへの影響を検討する。海馬神経新生と疼痛の遷延化を引き起こす神経回路を明らかにすることができるため、本研究の学術的な「問い」に対して、明確な解答を提供することができる。