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2016 年度 実績報告書

慢性疼痛における細胞外マトリックスによる脳神経回路再編機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K21603
研究機関生理学研究所

研究代表者

江藤 圭  生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 助教 (30545257)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード慢性疼痛 / 一次体性感覚野 / アストロサイト
研究実績の概要

慢性疼痛は末梢の神経傷害・炎症をきっかけに中枢神経系の可塑的変化が生じることで起きると考えられている。近年、大脳皮質の慢性疼痛における役割が注目を集めている。疼痛関連領域である一次体性感覚野(S1)は、慢性疼痛時にその脳活動が増強することがヒトやげっ歯類を用いた脳機能イメージングにより明らかにされている。また、2光子顕微鏡を用いた研究により神経細胞活動が増強すると共にシナプス構造が劇的に変化することが痛みの発症に重要であることが明らかになった。しかし、シナプス構造の変化の機構はほとんどわかっていなかった。神経回路の可塑性を亢進させる機構の一つとして細胞外マトリックスの寄与が知られている。また、グリア細胞であるアストロサイトは細胞外マトリックスの分解酵素を発現することから、本研究では慢性疼痛時のS1で見られるシナプス構造・神経活動の変容機構にアストロサイトによる細胞外マトリックス構造の変化が寄与するのではないかと仮説を立て研究を行った。本年度は、研究の過程でアストロサイトの活動が亢進することにより神経回路の可塑性が亢進し、疼痛行動が発症することを明らかにした。具体的には、坐骨神経傷害後、傷害と同側S1においてアストロサイトの活動が活性化することを2光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングにより見出した。一方、同側S1では抑制性神経細胞活動が亢進し、興奮性神経細胞活動は亢進していなかった。GABAA受容体阻害剤による脱抑制により、シナプス構造が劇的に変化とそれに伴う慢性疼痛様の症状が惹起された。この効果はアストロサイトの活動抑制により抑制された。これらの結果から、アストロサイトが活性化することで、皮質神経回路の可塑性が亢進し、興奮性入力に依存して新たに疼痛関連神経回路が形成され、痛みが生じることが示唆された。この機構に細胞外マトリックスが寄与するか今後検討したい。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Department of Physiology/School of Medical Sciences/University of New South Wales(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Department of Physiology/School of Medical Sciences/University of New South Wales
  • [雑誌論文] Activation-Dependent Rapid Postsynaptic Clustering of Glycine Receptors in Mature Spinal Cord Neurons.2017

    • 著者名/発表者名
      Nakahata Y, Eto K, Murakoshi H, Watanabe M, Kuriu T, Hirata H, Moorhouse AJ, Ishibashi H, Nabekura J.
    • 雑誌名

      eNeuro

      巻: 6;4(1). ページ: -

    • DOI

      doi: 10.1523/ENEURO.0194-16.2017. eCollection 2017 Jan-Feb.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microglia contact induces synapse formation in developing somatosensory cortex.2016

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto A, Wake H, Ishikawa AW, Eto K, Shibata K, Murakoshi H, Koizumi S, Moorhouse AJ, Yoshimura Y, Nabekura J
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 7:12540. ページ: -

    • DOI

      doi: 10.1038/ncomms12540.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microglial Contact Prevents Excess Depolarization and Rescues Neurons from Excitotoxicity.2016

    • 著者名/発表者名
      Kato G, Inada H, Wake H, Akiyoshi R, Miyamoto A, Eto K, Ishikawa T, Moorhouse AJ, Strassman AM, Nabekura J.
    • 雑誌名

      eNeuro

      巻: 3(3). ページ: -

    • DOI

      doi: 10.1523/ENEURO.0004-16.2016. eCollection 2016 May-Jun.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Contribution of inter-regional regulation of primary somatosensory cortical functional change in chronic pain2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Eto, Tatsuya Ishikawa, Hitoshi Ishibashi, Junichi Nabekura.
    • 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 – 2017-03-31
  • [学会発表] 慢性疼痛における一次体性感覚野興奮・抑制バランスの役割.2017

    • 著者名/発表者名
      江藤 圭,石川 達也,鍋倉 淳一.
    • 学会等名
      痛み研究会2016
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県 岡崎市)
    • 年月日
      2017-01-31 – 2017-01-31
  • [学会発表] 慢性疼痛モデルマウスにおける大脳皮質体性感覚野神経回路再編とグリア機能.2016

    • 著者名/発表者名
      江藤 圭, 金 善光、鍋倉 淳一.
    • 学会等名
      第31回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県 博多区)
    • 年月日
      2016-10-13 – 2016-10-13
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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