感覚と感情が相互に増強する慢性疼痛の神経分子機構

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05074
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 古賀 浩平 兵庫医科大学, 医学部, 講師 (50768455)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 前帯状回 / 痛み / シナプス可塑性

研究実績の概要

慢性疼痛は痛み入力を始めとする感覚と感情の2つの側面からなる。これらの相互作用が慢性疼痛を増強していると考えられるが、感覚と感情がいかに相互作用しているかの神経分子機構は不明である。研究代表者のこれまでの研究結果から、前帯状回のシナプス長期増強が、感覚と不安を含む感情形成のシナプス可塑性である可能性が明らかになりつつある。本研究では、感覚と感情が相互作用を形成する慢性疼痛の神経分子機構の解明を目的とした。
前帯状回は視床および扁桃体から投射を受け、シナプスを形成している。これまでの解剖学的手法を用いた先行研究では、前帯状回の細胞は視床の背内側核から投射を受け取ることが明らかとなっている。さらに視床の背内側核は、その軸索が前帯状回の脳梁末端付近を通過することが明らかになっている。従って、前帯状回の第II/III層の錐体細胞からホールセルパッチクランプ記録を行い、刺激電極を脳梁末端に留置して10 Hzの頻回電気刺激を与えた。その結果、脳梁末端における電気刺激は、多くの第II/III細胞からの記録でpolysynapticな誘起性電流を発生させた。
これはすなわち、視床から前帯状回第II/III層の錐体細胞に投射する線維は、視床細胞ー前帯状回第II/III層細胞間で直接的にシナプスを形成しているよりもむしろ、視床細胞ー前帯状回内ー前帯状回第II/III層細胞間を直接的および間接的に視床ー前帯状回の第II/III層間でシナプスを形成している可能性が考えられる。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

異動に伴い購入予定であった遺伝子改変動物の導入が遅れているため、遺伝子改変動物を用いた実験が進んでいない。その一方、慢性疼痛と不安の両方に関わるシナプス可塑性である前帯状回シナプス前終末の長期増強の分子機構について調べた。ユビキチンプロテアソームシステムがこのシナプス前長期増強を制御していることを新たに見つけた（Koga et al., J Neurosci 2017）。

今後の研究の推進方策

光遺伝学的手法と遺伝子改変動物の導入を急ぎ、前帯状回における投射選択的なシナプス長期増強の形成とその仕組みを明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] SCRAPPER Selectively Contributes to Spontaneous Release and Presynaptic Long-Term Potentiation in the Anterior Cingulate Cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koga K, Yao I, Setou M, Zhuo M.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 37(14) ページ: 3887-3895.
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0023-16.2017.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Activations of muscarinic M1 receptors in the anterior cingulate cortex contribute to the antinociceptive effect via GABAergic transmission. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koga K, Matsuzaki Y, Honda K, Eto F, Furukawa T, Migita K, Irie K, Mishima K, Ueno S.
  • 雑誌名: Mol Pain. 巻: 13 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1177/1744806917692330.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Propofol Anesthesia Is Reduced in Phospholipase C-Related Inactive Protein Type-1 Knockout Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nikaido Y, Furukawa T, Shimoyama S, Yamada J, Migita K, Koga K, Kushikata T, Hirota K, Kanematsu T, Hirata M, Ueno S.
  • 雑誌名: J Pharmacol Exp Ther 巻: 361(3) ページ: 367-374
  • DOI: 10.1124/jpet.116.239145.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic diazepam administration increases the expression of Lcn2 in the CNS. (2017)
  • 著者名/発表者名: Furukawa T, Shimoyama S, Miki Y, Nikaido Y, Koga K, Nakamura K, Wakabayashi K, Ueno S.
  • 雑誌名: Pharmacol Res Perspect. 巻: 5(1) ページ: 1-12
  • DOI: 10.1002/prp2.283. eCollection 2017 Feb.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuronal and microglial mechanisms for neuropathic pain in the spinal dorsal horn and anterior cingulate cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuda M, Koga K, Chen T, Zhuo M.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: 141(4) ページ: 486-498.
  • DOI: 10.1111/jnc.14001.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The ubiquitin proteasome system regulates presynaptic long-term potentiation in the anterior cingulate cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Koga K, Yao I, Setou M, Furue H, Zhuo M
  • 学会等名: 第95回 日本生理学会大会（高松）
• [学会発表] SCRAPPER regulates spontaneous release and presynaptic long-term potentiation in the anterior cingulate cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Koga, Ikuko Yao, Mitsutoshi Setou, Hidemasa Furue, Min Zhuo
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学会年会（千葉）