特定神経回路の光・薬理遺伝学的操作による疼痛脳機能連関のin vivo解析

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04114
• 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)
• 研究分担者: 神野 尚三 九州大学, 医学研究院, 教授 (10325524)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 疼痛 / 脳機能 / シナプス

研究実績の概要

近年明らかにされてきた脊髄など中枢性の感作に加え、意識・精神、認知・想起などヒト高次脳機能が如何に疼痛に密接に関わるかを解明する事は、疼痛の発現・慢性化の機構や、痛みを主訴とする複雑な病態を理解する上で極めて重要である。しかしながら、不明な点が多いため、以下の研究を遂行した。

ヒトなど高等動物で特に発達している高次脳機能を司る大脳新皮質の痛みと、情動など本能的欲求に関わる辺縁系など古い皮質の痛みに着目し、これら異なる領域におけるニューロンの電気生理学的特徴や生理的な感覚刺激に対する応答特性を解析した。まず前帯状回と体性感覚野からin vivo記録を行った。ニューロンの膜特性や記録電極より電流を注入して得られた発火パターンを解析し、各領域のニューロンを数種類に分類した。自発性の活動を記録し、発火頻度に加えup-state、down-stateの頻度など活動電位閾値下の入力を記録・解析した。皮膚へ感覚刺激を加えてその応答を解析した結果、体性感覚野の多くの神経は触刺激に応答するなど低閾値型のニューロンが多く存在した。一方、前帯状回では高閾値型ニューロンが比較的多く観察された。次いで、in vivoで得られた結果と比較検討するために、スライス標本を用いてシナプス入力の解析を行った。電流注入による発火パターンの解析を進め、また、視床からの軸索を刺激して電位固定下に誘起される興奮制シナプス後電流を比較した。同時に神経活動調節のためウィルスベクタを用いた実験系の確立を進めた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

辺縁系の1つである前帯状回や体性感覚野における各ニューロンの特性の解析や軸索を刺激した時のシナプス入力の解析が進むなど、研究は概ね順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

今年度の研究成果を更に発展させるとともに、当該研究計画を遂行する。

研究成果

• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ブリストル大学
• [国際共同研究] キョンヒ大学(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: キョンヒ大学
• [国際共同研究] ソウル大学(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: ソウル大学
• [国際共同研究] トロント大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: トロント大学
• [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(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) ページ: 0450-17
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0450-17.2018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noradrenergic inhibition of spinalhyperexcitation elicited by cutaneous cold stimuli in rats withoxaliplatin-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: JPhysiol Sci. 巻: 67(3) ページ: 431-438
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0505-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 4-isopropylcyclohexanol has potentialanalgesic 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 ページ: 43132
  • DOI: 10.1038/srep43132
  • 査読あり
• [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 ページ: S85-S91
  • DOI: 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) ページ: e13178
  • DOI: 10.14814/phy2.13178
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of NociceptiveBehaviors 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) ページ: 37-42
  • DOI: 0.15412/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 ページ: 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) ページ: 4739
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04972-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired peripheral nerve regeneration in type-2 diabetic mouse model. (2017)
  • 著者名/発表者名: Pham VM, Tu NH, Katano T, Matsumura S, Saito A, Yamada A, Furue H, Ito S
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 47(2) ページ: 126-139
  • DOI: 0.1111/ejn.13771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noradrenergic effects in rat sacral autonomic nucleus using in vitro slice patch-clamp recordings. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawatani M, Akimoto N, Yamada A, Furue H, Kawatani M
  • 雑誌名: Biomed Res 巻: 38(6) ページ: 359-369
  • DOI: 10.2220/biomedres.38.359
  • 査読あり
• [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] 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] 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] 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] 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] 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
• [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
• [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] 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. (2017)
  • 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
• [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