超適応メカニズムを利用した運動野刺激の除痛効果

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 身体－脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
• 研究課題/領域番号: 20H05481
• 研究機関: 東京女子医科大学
• 研究代表者: 宮田 麻理子 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (70281631)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: Dysgranular area / 一次体性感覚野 / 一次運動野 / 痛覚 / 視床

研究実績の概要

我々は、脳梗塞モデルの一次運動野（M1)が一次体性感覚野（S1)にかけて抑制をかけていることを見出した。また、抑制入力を数理モデルによって予測し、疑似的に抑制を戻すことで、脳梗塞による感覚情報処理の障害を完全に回復させることに成功した（Scientific Reports 2019). この知見を痛覚に適応し、運動野刺激による除痛療法（MCS）のメカニズムの解明を目指した。すでに我我は、S1の中のDysgranular area（Dys）に、侵害受容選択性細胞が豊富に局在することを見出した。M１から直接・間接の神経結合があることから、M1から修飾をうける痛覚皮質領域であることを提唱してきた。臨床ではM1の電気刺激により除痛療法（MCS）が実用化されているがその詳細なメカニズムは解明されていない。このような背景から、M1からDysへの抑制入力が痛覚を修飾し、さらにM1の高頻度電気刺激による強い抑制の介入が、Dysを超適応状態に誘導し、MCSのような長期にわたる除痛効果をもたらすのではないかと考えた。
初年度は、M1からDysへの直接の皮質皮質結合を経路選択的に刺激することで、除痛効果の有無を目指した。CreLoxPシステムのウイルスベクターを用いた経路選択的にチャネルロドプシンを発現させた。発現が十分に得られた個体はDysの侵害刺激応答がM1からのチャネルロドプシン刺激で応答の低下がみられるものの、安定したウイルスの発現に至っていない。
そのため、現在は順行性のウイルストベクターに切り替えM1からDysへの影響を調べている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ipsilesional spatial bias after a focal cerebral infarction in the medial agranular cortex: A mouse model of unilateral spatial neglect (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishii Daisuke、Osaki Hironobu、Yozu Arito、Ishibashi Kiyoshige、Kawamura Kenta、Yamamoto Satoshi、Miyata Mariko、Kohno Yutaka
  • 雑誌名: Behavioural Brain Research 巻: 401 ページ: 113097～113097
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbr.2020.113097
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Macrophages are activated in the rat anterior pituitary under chronic inflammatory conditions (2021)
  • 著者名/発表者名: Yagasaki Yuki、Katayama Yoko、Kinoshita Yoko、Nagata Tomonari、Kawakami Yoriko、Miyata Mariko
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 748 ページ: 135688～135688
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.neulet.2021.135688
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Accelerated outgrowth in cross‐facial nerve grafts wrapped with adipose‐derived stem cell sheets (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujii Kaori、Matsumine Hajime、Osaki Hironobu、Ueta Yoshifumi、Kamei Wataru、Niimi Yosuke、Hashimoto Kazuki、Miyata Mariko、Sakurai Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine 巻: 14 ページ: 1087～1099
  • DOI: 10.1002/term.3083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tonic GABAergic Inhibition Is Essential for Nerve Injury-Induced Afferent Remodeling in the Somatosensory Thalamus and Ectopic Sensations (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagumo Yasuyuki、Ueta Yoshifumi、Nakayama Hisako、Osaki Hironobu、Takeuchi Yuichi、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu、Miyata Mariko
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 ページ: 107797～107797
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.107797
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 自由行動下マウスに対する痛み応答（行動）の自動計測と光遺伝学的制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 尾崎弘展、金谷萌子、宮田麻理子
  • 学会等名: 第2回新学術領域「超適応」全体会議
• [学会発表] 視床のシナプス刈り込みにおけるプレシナプス機能変化の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮田 麻理子
  • 学会等名: 【臨界期生物学】第1回公開ウェブシンポジウムおよび第1回領域班会議
• [学会発表] 超適応メカニズムを利用した運動野刺激の除痛効果 キックオフシンポジウム (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮田 麻理子
  • 学会等名: 新学術領域 A班 班会議
  • 招待講演
• [学会発表] The role of tonic GABAergic inhibition for nerve injury-induced afferent remodeling in the thalamus and associated ectopic sensations. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyata Mariko
  • 学会等名: 遺伝研究会
• [学会発表] 末梢神経損傷に伴う脳幹局所的なミクログリア活性は視床ヒゲマップの可塑的再構築を引き起こす. (2020)
  • 著者名/発表者名: 植田禎史, 宮田麻理子
  • 学会等名: シナプス研究会
• [学会発表] Microglia in the brainstem promote peripheral nerve injury-induced circuit reorganization in the thalamus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueta Yoshifumi, Miyata Mariko
  • 学会等名: The 63rd Annual Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry
• [学会発表] The dysgranular area in the primary somatosensory cortex modulates nociception induced escape behavior. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Osaki，Moeko Kanaya，Yoshifumi Ueta，Mariko Miyata
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
• [学会発表] Brainstem microglia are critical for peripheral nerve injury-induce reorganization of thalamic circuits. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueta Yoshifumi, Sekino Sachie, Katayama Yoko, Miyata Mariko
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
• [備考]
  • URL: http://www.twmu.ac.jp/neurophysiology/index.html