前帯状回からの覚醒下in vivoパッチクランプ記録法の開発

• 研究課題/領域番号: 16K15341
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 疼痛学
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 古江 秀昌 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20304884)
• 研究協力者: 井本 敬二
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 情動 / 鎮痛 / 神経生理的評価 / 生理学 / in vivoパッチクランプ / シナプス / 高次機能 / 青斑核 / 脊髄 / 感情 / パッチクランプ

研究成果の概要

痛みの評価は今まで主に、逃避行動や脊髄の神経活動が指標とされているが、快・不快に加え感情や共感を含めた痛みの情動的側面など疼痛の本質を見極める極めて有用な評価法を開発する必要がある。そこで、覚醒時の前帯状回の痛みに対する役割を明らかにする神経生理的記録・評価法を開発すれば、痛みの情動・高次機能を捉える手掛かりを得ることができる。また、その評価系は難治性疼痛など新規鎮痛薬の評価に有用であることから、成果を広く社会に貢献できると考え本研究を遂行した。前帯状回から疼痛特有の応答が記録できるなど、神経生理学的記録・評価法の開発に成功し、今後の応用研究に大いに寄与できることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

覚醒下前帯状回においてvon Frey刺激に伴う持続性の応答を得ることができるなど、新たな神経生理的記録・評価法の開発に成功した。一方で、麻酔下では、麻酔の影響を受けて感覚応答が減弱したものの、特に、神経障害性モデルを用いた解析から前帯状回ニューロンの閾値は低下し、von Frey刺激の間中持続するモデル特有の応答が記録された。In vivo標本は全身や局所への薬物の投与が可能であることから、本研究で開発した評価・記録法は、基礎医学の発展のみならず、痛みの情動等に対する鎮痛薬の評価に有用であり、難治性疼痛に対する新規治療法開発など今後の応用研究に大いに寄与できる。

研究成果

• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
• [国際共同研究] キョンヒ大学(韓国)
• [国際共同研究] ソウル大学(韓国)
• [国際共同研究] トロント大学(カナダ)
• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
• [国際共同研究] キョンヒ大学(韓国)
• [雑誌論文] Stimulating muscarinic M₁ receptors in the anterior cingulate cortex reduces mechanical hypersensitivity via GABAergic transmission in nerve injury rats (2019)
  • 著者名/発表者名: Koga K, Matsuzaki Y, Migita K, Shimoyama S, Eto F, Nakagawa T, Matsumoto T, Terada K, Mishima K, Furue H, Honda K
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 1704 ページ: 187
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.10.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronic inflammatory pain induced GABAergic synaptic plasticity in the adult mouse anterior cingulate cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Koga Kohei、Shimoyama Shuji、Yamada Akihiro、Furukawa Tomonori、Nikaido Yoshikazu、Furue Hidemasa、Nakamura Kazuhiko、Ueno Shinya
  • 雑誌名: Molecular Pain 巻: 14 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1177/1744806918783478
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ethanol-induced enhancement of inhibitory synaptic transmission in the rat spinal substantia gelatinosa (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Akihiro、Koga Kohei、Kume Kazuhiko、Ohsawa Masahiro、Furue Hidemasa
  • 雑誌名: Molecular Pain 巻: 14 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1177/1744806918817969
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 覚醒・意識レベルと疼痛の中枢制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古江秀昌
  • 雑誌名: 兵庫医科大学医学会雑誌 巻: 43(1)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired peripheral nerve regeneration in type-2 diabetic mouse model. (2018)
  • 著者名/発表者名: Pham M. V., Nguyen H. T., Katano, T., Matsumura, S., Aaito, S., Yamada A., Furue, H. and Ito, S.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 47 号: 2 ページ: 126-139
  • DOI: 10.1111/ejn.13771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Medullary raphe nuclei activate the lumbosacral defecation center through the descending serotonergic pathway to regulate colorectal motility in rats. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakamori H, Naitou K, Horii Y, Shimaoka H, Horii K, Sakai H, Yamada A, Furue H, Shiina T, Shimizu Y.
  • 雑誌名: Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 巻: 314 号: 3 ページ: G341-G348
  • DOI: 10.1152/ajpgi.00317.2017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optogenetic Activation of Non-Nociceptive Aβ Fibers Induces Neuropathic Pain-LikeSensory and Emotional Behaviors after Nerve Injury in Rats. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tashima R, Koga K, Sekine M, Kanehisa K, Kohro Y, Tominaga K,Matsushita K, Tozaki-Saitoh H, Fukazawa Y, Inoue K, Yawo H, Furue H, Tsuda M
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5(1) 号: 1 ページ: 0450-17
  • DOI: 10.1523/eneuro.0450-17.2018
  • NAID: 130007901054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Noradrenergic inhibition of spinal hyperexcitation elicited by cutaneous cold stimuli in rats with oxaliplatin-induced allodynia: electrophysiological and behavioral assessments. (2017)
  • 著者名/発表者名: Choi S, Yamada A, Kim W, Kim SK, Furue H
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 67(3) 号: 3 ページ: 431-438
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0505-9
  • NAID: 40021176454
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 4-isopropylcyclohexanol has potential analgesic effects through the inhibition of anoctamin 1, TRPV1 and TRPA1 channel activities. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayama Y, Furue H, Tominaga M.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 43132-43132
  • DOI: 10.1038/srep43132
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In vivo electrophysiological analysis of mechanisms ofmonoaminergic pain inhibitory systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura M, Furue H
  • 雑誌名: Pain 巻: 158 号: 1 ページ: S85-S91
  • DOI: 10.1097/j.pain.0000000000000844
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acute inflammation reveals GABA(A) receptor-mediated nociception inmouse dorsal root ganglion neurons via PGE(2) receptor 4 signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Jang IJ, Davies AJ, Akimoto N, Back SK, Lee PR, Na HS, Furue H, Jung SJ, KimYH, Oh SB.
  • 雑誌名: Physiol Rep 巻: 5(8) 号: 8 ページ: e13178-e13178
  • DOI: 10.14814/phy2.13178
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of Nociceptive Behaviors Induced by Formalin in the Glabrous and Hairy Skin of Rats. (2017)
  • 著者名/発表者名: Erami E, Azhdari-Zarmehri H, Imoto K, Furue H.
  • 雑誌名: Basic Clin Neurosci. 巻: 8(1) 号: 1 ページ: 37-42
  • DOI: 10.15412/j.bcn.03080105
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Corrigendum: Intravenous administration oflidocaine directly acts on spinal dorsal horn and produces analgesic effect: Anin vivo patch-clamp analysis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurabe M, Furue H, Kohno T
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 号: 1 ページ: 46814-46814
  • DOI: 10.1038/srep46814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemogenetic silencing of GABAergic dorsal horn interneurons induces morphine-resistant spontaneous nocifensive behaviours. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koga K, Kanehisa K, Kohro Y, Shiratori-Hayashi M, Tozaki-Saitoh H, Inoue K, Furue H, Tsuda M
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7(1) 号: 1 ページ: 4739-4739
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04972-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] <b>Noradrenergic effects in rat sacral autonomic nucleus using in vitro slice patch-clamp r</b><b>ecordings </b> (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawatani M, Akimoto N, Yamada A, Furue H, Kawatani M
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 38 号: 6 ページ: 359-369
  • DOI: 10.2220/biomedres.38.359
  • NAID: 130006248350
  • ISSN: 0388-6107, 1880-313X
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脳幹における痛みの抑制と慢性疼痛発現の機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 御領憲治、古江秀昌
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 260(2) ページ: 144-148
• [雑誌論文] Stimulation of dopamine D2-like receptors in the lumbosacral defecation centre causes propulsive co lorectal contractions in rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kiyotada Naitou, Hiroyuki Nakamori, Takahiko Shiina, Azusa Ikeda, Yuuta Nozue, Yuuki Sano, Takuya Yokoyama, Yoshio Yamamoto, Akihiro Yamada, Nozomi Akimoto, Hidemasa Furue, and Yasutake Shimizu
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 594 号: 15 ページ: 4339-4350
  • DOI: 10.1113/jp272073
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intravenous administration of lidocaine directly acts on spinal dorsal horn and produces analgesic effect: An in vivo patch-clamp analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurabe M, Furue H, Kohno T
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 号: 1 ページ: 26253-26253
  • DOI: 10.1038/srep26253
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Changes in synaptic transmission of substantia gelatinosa neurons after spinal cord hemisection revealed by analysis using in vivo patch-clamp recording. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kozuka Y, Kawamata M, Furue H, Ishida T, Tanaka S, Namiki A, Yamakage M
  • 雑誌名: Mol Pain 巻: 12 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1177/1744806916665827
  • NAID: 120007100116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of Brain-Enriched Guanylate Kinase-Associated Protein (BEGAIN) in Chronic Pain after Peripheral Nerve Injury. (2016)
  • 著者名/発表者名: Katano T, Fukuda M, Furue H, Yamazaki M, Abe M, Watanabe M, Nishida K, Yao I, Yamada A, Hata Y, Okumura N, Nakazawa T, Yamamoto T, Sakimura K, Takao T, Ito S
  • 雑誌名: eNeuro. 巻: 3(5) ページ: 110-16
• [学会発表] Synaptic responses evoked by optogenetic activation of descending pain modulatory system: Recording from anesthetized animals placed in a stereotaxic apparatus. (2019)
  • 著者名/発表者名: Furue H
  • 学会等名: 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Alteration of spinal sensory processing from the LUT in rats with streptozotocin-induced diabetes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Nakagawa, Atsushi Hakozaki, Nozomi Akimoto, Noriyuki Ozaki, Masahito Kawatani, Keiji Imoto, Hidemasa Furue
  • 学会等名: 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of ethanol on nociceptive synaptic transmission in the rat spinal dorsal horn. (2019)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Yamada, Kohei Koga, Kazuhiko Kume, Masahiro Ohsawa, Keiji Imoto, Hidemasa Furue
  • 学会等名: 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Chronic pain model alters GABAergic synaptic transmission in the mice anterior cingulate cortex . (2019)
  • 著者名/発表者名: Kohei Koga, Shuji Shimoyama, Akihiro Yamada, Hidemasa Furue, Kazuhiko Nakamura, Shinya Ueno
  • 学会等名: 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Activation of spinal parasympathetic neuronal circuit by noxious afferent fibers. (2018)
  • 著者名/発表者名: Furue H
  • 学会等名: Spring meeting of Korean Pain Research Society (IASP, Korean Chapter)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Activation of spinal parasympathetic neuronal circuit by noxious afferent fibers (2018)
  • 著者名/発表者名: Furue H
  • 学会等名: Spring Meeting of Korean Pain Research Society (IASP, Korean Chapter)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TRP チャネルと ANO1 を標的とした 4-イソプロピルシクロヘキサノールによる疼痛お よび掻痒の緩和. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高山靖規、古江秀昌、富永真琴
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] ユビキチンプロテアソームシステムを介した前帯状回シナプス前長期増強の調節機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古賀浩平、矢尾育子、瀬藤光利、古江秀昌、ずお みん
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] 下部尿路から脊髄への知覚伝達機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中川達貴、箱崎敦志、秋元 望、 尾崎紀之、 井本敬二、 古江秀昌
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会.
• [学会発表] in vivo 前帯状回皮質感覚応答の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田彬博、古賀浩平、井本敬二、粂 和彦、大澤匡弘、古江秀昌
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] ４－イソプロピルシクロヘキサノールのイオンチャネル阻害作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高山靖規、古江秀昌、富永真琴
  • 学会等名: 第39回日本疼痛学会
• [学会発表] 覚醒下前帯状回皮質感覚応答のIn vivo解析. (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田彬博, 大澤匡弘, 粂和彦, 井本敬二, 古江秀昌
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] ノルアドレナリン神経による上行性および下行性の痛覚調整機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古江秀昌
  • 学会等名: 第90回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 長﨑ブリックホール（長崎県長崎市）
  • 年月日: 2017-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] ノルアドレナリン神経による上行性および下行性の痛覚調節機 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古江秀昌
  • 学会等名: 第90回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo analysis of sensory neuronal activities in the anterior cingulate cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Yamada, Kohei Koga, Kazuhiko Kume, Masahiro Ohsawa and Hidemasa Furue
  • 学会等名: 第44回日本脳科学会
• [学会発表] Cingulate presynaptic long-term potentiation contributes to chronic pain induced anxiety (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Koga, Akihiro Yamada, Hidemasa Furue and Min Zhuo
  • 学会等名: 第44回日本脳科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 下部尿路からの脊髄への感覚伝達機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中川達貴、秋元 望、箱崎敦志、古江秀昌
  • 学会等名: 第110 回近畿生理学談話会プログラム
• [学会発表] Spinal Nociceptive Transmission from the Lower Urinary Tract (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Akimoto, A. Hakozaki, M. Kawatani, K. Imoto, M. Kawatani, H. Furue
  • 学会等名: International Association for the Study of Pain(IASP)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of ethanol on GABAergic synaptic transmission in the rat spinal dorsal horn. (2016)
  • 著者名/発表者名: A.Yamada, M. Ohsawa, K. Kume, K. Imoto, H. Furue
  • 学会等名: International Association for the Study of Pain(IASP)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Noradrenergic inhibition of spinal hyperexcitation elicited by cutaneous cold stimuli in rats with oxaliplatin-induced allodynia: Electrophysiological and behavioral assessments (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Choi, S. Kim, S. Oh, H. Furue
  • 学会等名: International Association for the Study of Pain(IASP)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Electrophysiological analysis of local anesthetic actions on nociceptive synaptic transmission in the adult rat spinal cord. (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Uta, M. Yoshimura, R. Kawatsu, K. Imoto, H. Furue
  • 学会等名: International Association for the Study of Pain(IASP)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Spinal GABAergic Synaptic Responses Elicited by Optogenetic Activation of Descending Noradrenergic System (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Furue, L. Hickey, Y. Li, A. Pickering, K. Imoto
  • 学会等名: International Association for the Study of Pain(IASP)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [備考] 兵庫医科大学 生理学 神経生理部門ホームページ
  • URL: https://www.hyo-med.ac.jp/department/neurophysiol/index.html
• [備考] 兵庫医科大学生理学神経生理部門ホームページ
  • URL: http://www.hyo-med.ac.jp/department/neurophysiol/index.html
• [備考] 生理学研究所神経シグナルホームページ
  • URL: http://www.nips.ac.jp/~furue/index.html