脊髄刺激療法による脊髄後角での鎮痛に関する分子発現変化の解明

• 研究課題/領域番号: 21K16554
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分55050:麻酔科学関連
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 奥谷 博愛 兵庫医科大学, 医学部, 講師 (90889370)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 脊髄刺激療法 / 神経障害性疼痛 / 脊髄後角 / マイクログリア / ニューロモデュレーション

研究開始時の研究の概要

神経障害性疼痛は神経系の損傷によって引き起こされる難治性の痛みである。脊髄のグリア細胞（マイクログリア・アストロサイト）は神経障害性疼痛と関係しており、グリア細胞の増加や活性化により神経伝達やシナプス後の興奮性が修飾される。
難治性疼痛に対する治療法の一つとして脊髄刺激療法があり、臨床的には一定の効果が得られているものの、鎮痛機序に関しては完全に解明されていない。本研究では、脊髄刺激療法を留置した神経障害性疼痛モデルラットを使用し、脊髄刺激療法の刺激パターンが脊髄後角のグリア細胞および疼痛関連分子やその受容体へ及ぼす影響について検討する。

研究実績の概要

神経障害性疼痛は神経系の損傷によって引き起こされる難治性の痛みであり、脊髄のグリア細胞(マイクログリア・アストロサイト)は神経障害性疼痛と関係している。現時点でグリア細胞の増加や活性化により神経伝達やシナプス後の興奮性が修飾されることが分かっている。臨床で行われている難治性疼痛に対する治療法の一つとして脊髄刺激療法があり、臨床的には一定の効果が得られているものの、鎮痛機序に関しては完全に解明されていない。本研究では、神経障害性疼痛モデルラットに脊髄刺激療法を行うことで、種々の脊髄刺激療法の刺激パターンが脊髄後角のグリア細胞および疼痛関連分子やその受容体へ及ぼす影響について検討している。動物に脊髄刺激電極を埋め込んだ従来の研究では、脊髄近傍に留置するリードにより脊髄損傷を含む直接的な脊髄への影響を否定できないほど大きな電極を使用していた。本研究を行うにあたり、ヒトに臨床使用している刺激電極に類似し、動物にとってより安全である新たな刺激電極作成に取り組んで きた。2022年度にはその刺激電極に臨床使用している電気刺激と同様の刺激が通電されていることを生体で確認し、また通電後の脊髄に直接的な損傷がないこと まで確認できている。2023年には電極を植え込んだままでラットが動くと容易に断線することが判明し、一定期間使用することが難しかった。そこで電極リードと固定方法に改良を加えることで一定期間対応が可能になってきた。神経障害性疼痛モデル動物にこの電極を植え込むことで、鎮痛効果の定量化ならびに刺激の種類に応じた鎮痛効果メカニズムを明らかにす ることがきれば、神経障害性疼痛の原因となる各病態においてより適切な刺激方法を見つけ出すことが可能になると考えている。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

ラット用の脊髄刺激電極がラットの体動により断線してしまうトラブルが頻発し、一定期間刺激電極が使用可能な状態を維持するために時間を要した。覚醒時であっても脊髄刺激を続けて行えるデバイスを考案し、このことによってさらに実臨床に近似した鎮痛状況が得られるため、脊髄後角でのグリア細胞および疼痛関連分子やその受容体へ及ぼす影響についてより正確な情報を掴むことができると考えてい る。

今後の研究の推進方策

2022年度、2023年度には脊髄刺激電極の改良を行い、植え込み、通電は安定して問題なく施行できることが確認できたため、電極の耐久性を高めたデバイスを植え込んだラットを用いて行動実験ならびに脊髄組織の摘出を行い詳細な評価を行っていく。2024年度中には本格的な行動実験ならびに組織標本分析を予定している。