脱抑制によって活性化する興奮性脊髄介在ニューロンネットワークの解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K16931
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 三上 貴弘 昭和大学, 医学部, 助教 (80834944)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 脊髄 / 興奮性介在ニューロン / 抑制性介在ニューロン

研究実績の概要

脊髄内にあるニューロンネットワークは通常抑制されており、脱抑制により不規則な発作様の自発活動が全ての髄節の前根から記録される。この脱抑制によりはじめて出現するニューロンネットワーク（バーストジェネレータ）は、脊髄損傷などの障害時の機能的ネットワークの再構成において重要な役割を担うと考えられる。我々は本研究課題をはじめるにあたり以下の4つの仮説を立てた。①バーストジェネレータは各髄節内に存在し、同じ髄節の運動ニューロンに出力する。②バースト持続時間は含まれる興奮性介在ニューロンの数で決まる。③バーストジェネレータを抑えている抑制性ニューロンは同一髄節内にある。④異なる髄節にあるバーストジェネレータを別々に駆動できる。
2019年度はバーストジェネレータが各髄節に存在することを明らかにした。さらに各髄節にあるバーストジェネレータ間の興奮性結合は強く、下部頚髄のみの脱抑制によっても脊髄全体にわたって存在するバーストジェネレータを駆動することが分かった。2020年度はコロナ禍による動物の飼育制限により実験する回数が制限され、十分な検討を行うことができなかった。少数ではあるが脊髄介在ニューロンからホールセル記録を行い、背側にある脊髄介在ニューロンの中には前根の発作活動時に興奮しないものがあることが分かった。一方、腹側の脊髄介在ニューロンはすべて前根の発作活動時に興奮した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2020年度はコロナ禍による動物の繁殖・飼育制限により十分に実験できなかったため。

今後の研究の推進方策

徐々にラット・マウス共に繁殖個体数が回復し、新生ラット・マウスを実験に用いれいるようになってきている。今年度は多くの脊髄介在ニューロンからホールセル記録し、脱抑制後に観察される発作様の自発活動に関与するニューロンの位置や数を明らかにする。さらに免疫組織化学的手法を用いてホールセル記録した脊髄介在ニューロンの伝達物質を特定し、自発活動形成における役割を推測する。そして仮説②と③の検証を行う。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍に伴う学会のウェブ開催により旅費が不要になった。また実験をほとんど行うことができなかったため試薬などを購入しなかった。この研究費は、経年劣化により故障した光源の購入やラット、遺伝子改変マウスを繁殖するための飼育費や試薬（PCR）等にあてる予定である。