| Project/Area Number |
23K20327
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| Project/Area Number (Other) |
20H03777 (2020-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2020-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55050:Anesthesiology-related
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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) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 慢性疼痛 / 不安 / 前帯状回 / 持続痛 / シナプス可塑性 / 疼痛 |
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| Outline of Research at the Start |
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になっている。しかし、急性痛が慢性疼痛に発達していく仕組みは不明である。これまで、前帯状回の興奮性シナプス前終末の長期増強が、慢性疼痛で起こる不安のシナプス可塑性であることを同定した。さらに、後期ではシナプス可塑性の仕組みが異なる予備実験から、痛みが後期へ移行するシナプス可塑性を明らかにすることが慢性化の解明に重要である。本研究では、慢性期の発達時期におけるシナプス可塑性のメカニズムを明らかにする。本研究により、疼痛の発達に伴う特異的なシナプス可塑性の機構が明らかとなり、慢性化を予防する新たな治療法の確立につながる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
急性の侵害刺激は、身体に外的及び内的環境の変化を伝える危険信号として重要な感覚である。そして、侵害刺激が身体に持続的に加えられると、持続痛に発達していく。痛みが持続化する時の特徴として、不快感など負の情動形成が挙げられる。持続痛は、身体的要因と心因的要因の両要因が複雑かつ相互に影響を及ぼし合うと考えられているが、身体的要因と心因的要因を司る神経回路は不明である。
本研究では、まず初めに、この急性から持続痛に発達する時の初期と後期に着目し、持続痛に発達する時のシナプス伝達を調べた。我々は、身体的及び心因的要因の両要因に重要な前帯状回領域に着目し、末梢炎症による持続痛モデルマウスの初期（１-２日）と後期（３-４週）におけるシナプス伝達の異常を調べた。電気生理学的手法と光遺伝学的手法を組み合わせて、前帯状回に投射する選択的なシナプス伝達が可塑的変化を示すか調べた。前帯状回を含む脳スライス標本を作製して、第II/III層の錐体細胞からホールセルパッチクランプ記録を行い、視床―前帯状回、扁桃体―前帯状回、島皮質―前帯状回のシナプス伝達を解析した。そして、各投射のシナプス伝達異常を持続痛の初期と後期のそれぞれの時期で比較した。
次に、持続痛の初期に前帯状回で増加するターゲット因子についてマイクロアレイ法を用いて同定した。さらに、この標的分子マーカーの下流である受容体を前帯状回で阻害した時に末梢炎症による感覚過敏や嫌悪行動が緩和できるか行動薬理学的手法を用いて経時的および経日的に調べた。さらに、この受容体を阻害すると、末梢炎症による投射選択的なシナプス増強が抑制された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
マウスの左後肢にComplete Freund's adjuvantを投与して末梢炎症モデルを作製した。炎症マウスの初期と後期において、前帯状回に投射する選択的なシナプス伝達がいかなる可塑性を示すか光遺伝学と電気生理学的手法を組み合わせて調べた。前帯状回に投射する３つの脳領域の右側にAAV-synapsinI-ChR2-eYFPをそれぞれ局所投与してウイルスを感染させた後、前帯状回を含む脳スライス標本を作製した。前帯状回の第II/III層の錐体細胞から記録を行い、それぞれの投射選択的なシナプス伝達を調べると、視床ー前帯状回と島皮質ー前帯状回は持続痛の初期と後期で強いシナプス増強を示した。一方、扁桃体ー前帯状回は持続痛の初期と後期で変化がなかった。
次に、持続痛の初期に前帯状回で増加するターゲット因子をマイクロアレイ法を用いて調べた結果、いくつかの候補因子を同定した。１つの因子で脂質に着目し、脂質の産生が炎症モデルの前後で増加するかを経日的に調べると、この脂質は炎症初期をピークに経日的に減少していく初期因子であった。さらに、この脂質に関連する受容体を前帯状回で薬理学的に阻害すると、炎症モデルの疼痛関連行動（感覚過敏と嫌悪行動）が緩和できるか調べた。炎症初期に示す感覚過敏と嫌悪行動は、この脂質に関連する受容体の阻害薬を前帯状回に局所投与することで緩和された。また、浸透圧ポンプを用いて、受容体阻害薬を前帯状回に持続投与すると、末梢炎症による疼痛関連行動は正常状態に近い状態を維持した。さらに、この受容体阻害薬をそれぞれのシナプス伝達に投与すると、末梢炎症によるシナプス増強が正常なった。これらの結果は、いくつかの国内の学会で発表を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、急性痛から持続痛に発達する時の疼痛初期と後期の着目し、持続痛の発達に伴うシナプス可塑性と新たな分子ターゲットの探索から、持続痛に発達する神経基盤を明らかにすることを目的にしている。
これまでに、以下の結果を得ている。１．前帯状回に投射する領域特異的な興奮性シナプス伝達が末梢炎症マウスの初期と後期でシナプス増強を示す。２．末梢炎症の初期に前帯状回で変動するターゲット因子をマイクロアレイ法で調べた結果、ある脂質が炎症マウスの初期で増加すること。３．脂質に関連する受容体がどの細胞に局在するかの発現部位も免疫組織化学的手法および電子顕微鏡を用いて明らかにした。さらに、４．この受容体を前帯状回で薬理学的に阻害すると、末梢炎症による疼痛関連行動が抑制された。
今後は、標的である脂質が炎症モデル初期の前帯状回においてどのように増加するかの仕組み、特に脂質を増加させる上流と増加した脂質の下流シグナルについて、分子生物学的手法や電気生理学的手法を用いて調べていく。そして、論文を作成する予定である。
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