特定神経ネットワークの人工的制御技術を駆使した全身麻酔薬の作用機序の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22652
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 紙谷 義孝 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90381491)
• 研究分担者: 佐々木 美佳 新潟大学, 医歯学系, 助教 (20774061) ; 倉部 美起 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30635579) ; 上野 将紀 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40435631)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: 全身麻酔薬 / 薬理遺伝学 / 電気生理

研究実績の概要

本研究の目的は、薬理遺伝学的手法を用いて睡眠・覚醒と密接な関わりがあるとされる青斑核ノルアドレナリン（NA）神経を制御することで、青斑核NA神経の全身麻酔時の意識消失・覚醒に果たす役割を明らかにすることである。
研究内容：青斑核NA神経を特異的に制御可能なラットの作成を行った。NA神経特異的プロモーターを用いたアデノ随伴ウイルス（AAVPRSx8/hM3Dq）を作製し、青斑核特異的に発現することを免疫組織学的に確認した。AAV導入後のラットを用いて、青斑核NAニューロンをDCZ(Deschloroclozapine)腹腔内投与によって人為的に興奮させた際の全身麻酔の作用を行動学的および電気生理学的に解析した。
結果：行動実験の結果、DCZ投与によって揮発性麻酔薬による麻酔導入・覚醒時間はわずかに変化するのみであったが、静脈麻酔薬（プロポフォール）による麻酔導入・覚醒時間は著明に短縮した。次に、ウレタン麻酔下でNA神経より活動電位を記録した。揮発性麻酔薬・プロポフォール投与によって活動電位は著しく減少した。さらにDCZ投与によって、プロポフォール投与時の活動電位は増加した。最後に、free moving下での記録(脳波およびlocal field potential）をとる手法を確立し、NA神経制御下に記録を行った。脳波上、NA神経活性化により全身麻酔薬投与によるburst suppression出現までの時間は延長し、覚醒までの時間は著明に短縮した。NA神経活性化の影響は揮発性麻酔薬よりもプロポフォールでより顕著であった。
揮発性麻酔薬と静脈麻酔薬(プロポフォール)とで、青斑核NAニューロンの応答様式が異なることが明らかとなった。また、free moving下での電気生理学的記録に成功したことから、全身麻酔薬投与時の一連の神経活動についてより詳細に解析することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Distance of catheter tip dislocation in continuous interscalene brachial plexus block (2022)
  • 著者名/発表者名: Abe Tatsuya、Fujiwara Takashi、Kamiya Yoshinori
  • 雑誌名: Korean Journal of Anesthesiology 巻: 75 ページ: 97～99
  • DOI: 10.4097/kja.21227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subanesthetic Dose of Propofol Activates the Reward System in Rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagata Isao、Sasaki Mika、Miyazaki Tomoyuki、Saeki Kensuke、Ogawa Ken-ichi、Kamiya Yoshinori
  • 雑誌名: Anesthesia & Analgesia 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1213/ANE.0000000000005847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex differences in pain-induced modulation of corticotropin-releasing hormone neurons in the dorsolateral part of the stria terminalis in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara Hiroko、Sakimura Kenji、Abe Manabu、Itoi Keiichi、Kamiya Yoshinori、Akema Tatsuo、Funabashi Toshiya
  • 雑誌名: Brain Research 巻: 1773 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2021.147688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the Kampo medicine Yokukansan for perioperative anxiety and postoperative pain in women undergoing breast surgery: A randomized, controlled trial (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Moegi、Tanaka Tsunehiko、Takamatsu Misako、Shibue Chieko、Imao Yuriko、Ando Takako、Baba Hiroshi、Kamiya Yoshinori
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 16 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0260524
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-dose Droperidol Reduces the Amplitude of Transcranial Electrical Motor-evoked Potential (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuma Yusuke、Furutani Kenta、Deguchi Hiroyuki、Kamiya Yoshinori、Tanaka Takahiro、Kitamura Nobutaka、Baba Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgical Anesthesiology 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1097/ANA.0000000000000784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serotonin Plays a Key Role in the Development of Opioid-Induced Hyperalgesia in Mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Mika、Kamiya Yoshinori、Bamba Keiko、Onishi Takeshi、Matsuda Keiichiro、Kohno Tatsuro、Kurabe Miyuki、Furutani Kenta、Yanagimura Harue
  • 雑誌名: The Journal of Pain 巻: 22 ページ: 715～729
  • DOI: 10.1016/j.jpain.2020.12.008
  • 査読あり