脳幹からの脊髄内痛覚受容神経回路網への下行性修飾

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14657397
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 中塚 逸央 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (60227824)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 泰昌 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (80160688)
• Keywords: 脳幹 / 脊髄 / 呼吸神経活動 / 痛覚 / 局所麻酔薬 / 光計測法 / 細胞外ATP / 膜電位イメージング

Research Abstract

本研究においては、脳幹から脊髄への下行性神経修飾機構、および脊髄レベルにおける痛覚関連ニューロン機能を、神経回路網レベルで検討することを目的とした。そのため、平成14年度には、in vitro脳幹脊髄標本およびin vitro脊髄標本を対象とした高速光計測システムによる膜電位イメージングの方法論を確立した。in vitro脳幹脊髄標本では、標本の生存性について、脳神経(舌下神経根)あるいは脊髄神経(頚髄C4前根)よりの呼吸神経活動モニターを行うことにより確認を行った。平成15年度には、この計測法とin vitro標本とを組み合わせた方法論を応用して、痛覚神経回路網機能に関し、以下の解析を行った。
1.麻酔科臨床において使用されている局所麻酔薬であるリドカインとブピバカインに注目し、それらの脊髄後角内痛覚神経回路網への作用を解析した。この解析により、リドカインとブピバカインは、作用の強さと持続時間に差があるものの、ともに後角内痛覚神経回路網においてシナプス伝達を抑制すること、その作用は浅層(lamina I-II)よりも深層(lamina III-IV)において、より強く認められることを明らかにした。この研究成果は、英文原著論文として発表すべく、現在、原稿を準備中である。
2.最近、神経科学の分野で注目されている細胞外ATPの神経回路網機能への修飾作用に着目し、脊髄後角内の痛覚神経回路網機能に対する細胞外ATPの作用を解析した。細胞外ATPは,後角神経回路網の神経活動に対し、P_2X受容体を介する直接的な増強および分解産物アデノシンを介する抑制の二面的な作用を有すること、細胞外ATPによる神経活動増強作用は浅層部におけるよりも深層部においてより強く発揮されることを認めた。

Research Products

• [Publications] Yoshida et al.: "Synaptic blockade plays a major role in the neural disturbance of experimental spinal cord compression"journal of Neurotrauma. 20(12). 1365-1376 (2003)
• [Publications] Kuwana et al.: "Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking GABA synthesizing enzyme 67-kDs isoform of glutamic acid decarboxylase"Neurosocience. 120(3). 861-870 (2003)
• [Publications] Kashiwagi et al.: "Neuronal mechanism of propofol-induced central respiratory depression in neonatal rats"Anesthesia & Analgesia. (in press). (2004)
• [Publications] Okada et al.: "Electrical stimulation of the rabbit pulmonary artery increases respiratory output"Respiratory Physiology & Neurobiology. (in press). (2004)
• [Publications] Okada et al.: "Functional connection from the surface chemosensitive region to the respiratory neuronal network in the rat medulla"Advances in Experimental Medicine and Biology. (in press). (2004)
• [Publications] Kashiwagi et al.: "Mechanism of propofol-induced central respiratory depression in neonatal rats : anatomical sites and receptor types of action"Advances in Experimental Medicine and Biology. (in press). (2004)
• [Publications] Satoh et al.: "Mixed venous CO_2 and ventilation during exercise and CO_2-rebreathing in humans"Advances in Experimental Medicine and Biology. (in press). (2004)
• [Publications] Kuwana et al.: "Role of GABA in respiratory control studied using mice lacking GABA-synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase"Advances in Experimental Medicine and Biology. (in press). (2004)
• [Publications] Okada et al.: "Functional neural connection from the superficial CO_2 sensitive regions to the respiratory neuronal network in the rat medulla"Japanese Journal of Physiology. 53(suppl). 182 (2003)
• [Publications] Sugawara et al.: "Sensory modulation by glycine receptors in the electrosensory lateral line neurons of the weakly electric fish"Japanese Journal of Physiology. 53(suppl). 219 (2003)
• [Publications] Fukuda et al.: "Imaging analysis of ischemia-induced spinal neural disturbance"Neuroscience Research. 46(suppl 1). S43 (2003)
• [Publications] Okada et al.: "Effects of hypoxia and ischemia on the neuronal network function of the rat spinal cord : analysis with an optical recording technique"Japanese Journal of Physiology. 54(suppl)(in press). (2004)
• [Publications] 岡田泰昌 ら: "ラット腹側延髄における電気刺激および化学刺激による機能的マッピング:in vivoおよびin vitro標本での解析"日本呼吸器学会雑誌. 42(増刊号). 45 (2004)
• [Publications] 青山龍馬 ら: "ラット脊髄後角神経回路網に対する細胞外ATPによる修飾作用"日本整形外科学会雑誌. 78(8)(in press). (2004)
• [Publications] 吉田英彰 ら: "整形外科の最新医療 第9章 新しい脊髄機能解析法、2.光計測法を用いた脊髄内神経興奮伝播障害の解析"先端医療技術研究所. 4 (2003)