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

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15341
• 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 生理学 / in vivoパッチクランプ / シナプス / 高次機能

研究実績の概要

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、昨年度に引き続き覚醒下および麻酔下のin vivo標本を用い、脳における疼痛特有の応答を記録する手法の開発を進め、今年度は以下の研究を行った。
覚醒下in vivo前帯状回からの記録法を用い、引き続き神経活動の詳細な解析を行った。行動解析で用いた刺激と同様に後肢へのvon Frey刺激を行い、生理的な機械的刺激に伴う帯状回の応答を記録した。前年度記録に成功した時と同様に逃避行動後に観察される特有の応答が確認された。しかしながら記録を行った多くの場合、後肢の逃避行動に伴う体動により記録が安定せず、定量的解析が困難となった。そこで、全身麻酔下におけるin vivo前帯状回から記録を行い、後肢へのvon Frey刺激による前帯状回の神経活動を記録した。正常動物において前帯状回ニューロンは、自発性の活動が観察され、一定の周波数でバースト状の自発活動が観察された。von Frey刺激により刺激の間中神経活動が持続した。次いで、末梢神経障害性のモデル動物を作成し、同様の解析を行った。バースト状の自発活動は正常と比較して変化は見られなかった。一方、正常に比べ、強度の弱いvon Frey刺激でも前帯状回の神経活動が持続することを見出した。以上より、覚醒下で見られたvon Frey刺激に伴う特有の応答は、記録の安定から鎮痛薬の評価等には困難であるが、麻酔下ではその応答が減弱したものの、特に、神経障害性モデルでは前帯状回ニューロンの閾値が低下し、von Frey刺激の間中持続する応答が記録された。本研究から得られた記録法は鎮痛薬の評価等に極めて有用であることが示唆された。

研究成果

• [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 Research 巻: 1704 ページ: 187-195
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.10.013.
  • 査読あり
• [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 K, Shimoyama S, Yamada A, Furukawa T, Nikaido Y, Furue H, Nakamura K, Ueno S
  • 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 A, Koga K, Kume K, Ohsawa M, Furue H.
  • 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) ページ: 29‐33
  • 査読あり
• [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
• [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