視床核再連結部のグルタミン酸作動性神経細胞は5-HT2B受容体を介してマウスの直腸・結腸内臓痛を媒介する

2024-06-02 Sun
直腸・結腸内臓痛視床核再連結部新生児母性剥奪グルタミン酸作動性神経細胞 5-HT2B受容体
視床Reuniens核グルタミン作動性ニューロンは5-HT2B受容体を介してマウスの結腸直腸内臓痛を誘導する背景説明過敏性腸症候群（IBS）は一般的な機能性腸疾患であり、その特徴は腹痛と内臓の高反応性です。内臓の高感受性を緩和することは、IBS患者の腹痛を効果的に解除する鍵です。しかし、その具体的なメカニズムはまだ完全には解明されていません。ますます多くの証拠が、視床Reuniens核（Re）と5-ヒドロキシトリプタミン（5-HT）神経伝達物質システムが結腸直腸の内臓痛の発展に重要な役割を果たしていることを示していますが、具体的なメカニズムは不明です。新生児期母子分離（NMD）マウスモデルは内臓の高感受性を示し、Re領域のグルタミン作動性ニューロンが結腸直腸内臓痛の処理に重要な役割を果たすことを発見しました。
論文の出典本論文は、Di Li、Han Du、Shu-Ting Qu、Jing-Lai Wu、Yong-Chang Li、Qi-Ya Xu、Xia Chen、Xiao-Xuan Dai、Ji-Tian Xu、Qian Wang、Guang-Yin Xuによって共同執筆され、研究チームは蘇州大学、中国科学院などから来ています。論文は2023年10月27日に受理され、2023年12月26日にNeurosci. Bull.誌で受理され発表されました。
研究手順の概要実験動物の準備：
全ての実験は蘇州大学動物実験委員会によって承認されました。実験用マウスの年齢は6〜12週で、ランダムに実験群と対照群に分けられました。
新生児期母子分離：マウス2日から15日の期間、毎日3時間マウスを母マウスから分離し、母子分離状況をシミュレートしてNMDモデルを形成しました。
神経電生理記録：
Re領域に対する単電極植込みを行い、その領域のニューロン放電率を記録し、これにより結腸直腸内臓痛下のNMDマウスのニューロン活動の変化を評価しました。
結腸直腸内臓痛閾値テスト：
CRD（結腸直腸拡張）技術を使用して、気球拡張による結腸内臓痛シミュレーションを行い、マウスの腹筋電図信号（EMG）を記録して痛閾を評価しました。
電極記録と免疫蛍光：
細胞外記録：16チャンネル電極を植込み、CRD条件下でRe領域ニューロンの放電活動を記録しました。
免疫蛍光：CRD刺激後にRe領域ニューロン中のc-fosタンパク質の発現量を検出し、活性化ニューロンの位置とタイプを確定しました。
光遺伝学実験：
光遺伝学的制御と活性化：光遺伝技術を利用して青色光と黄色光でRe領域のグルタミン作動性ニューロンをそれぞれ制御もしくは活性化し、結腸直腸内臓痛への影響を観察しました。
分子生物学実験：
Western blotとPCR：Re領域内の5-HT2B受容体の発現状況を検出しました。
免疫蛍光：5-HT2B受容体がグルタミン作動性ニューロン上の共局在状況を探りました。
光ファイバーイメージングとプローブ：CRD時のRe領域内の5-HTの放出状況を検出しました。
局所薬物注射：
局所注射した5-HT2B受容体拮抗剤RS-127445がNMDマウスの結腸直腸内臓痛反応を軽減するかどうかを観察しました。
主要な結果視床Reuniens核がNMDマウスの内臓痛に与える役割：
EMGとc-fos染色を通じて、CRDによって引き起こされたRe領域のニューロン活性化は対照群よりも著しく高いことが判明しました。
単電極記録の結果、NMDマウスのRe領域ニューロンの放電率は正常なマウスよりも著しく高く、これはReのニューロン活性増加が内臓痛と関連していることを示しています。
増加したニューロン興奮性とシナプス伝達：
全細胞パッチクランプ技術によれば、NMDマウスのRe領域ニューロンの興奮性が著しく増加し、シナプス伝達の頻度が増加したが、シナプス電流の振幅には著しい影響はありませんでした。
Re領域のグルタミン作動性ニューロンの貢献：
免疫蛍光と光遺伝学実験は、Re領域のグルタミン作動性ニューロンがCRD誘発の内臓痛において重要な役割を果たしていることを確認しました。
光遺伝学的にグルタミン作動性ニューロンの活性を制御することで、NMDマウスの内臓痛反応を効果的に軽減することができました。
5-HT2B受容体と5-HT放出の増加：
NMDマウスのRe領域で5-HT2B受容体の発現が増加し、5-HTの放出量が対照群よりも著しく増加していることが発見されました。
局所注射した5-HT2B受容体拮抗剤の後、NMDマウスのc-fos発現と内臓痛反応が著しく減少し、5-HT2B受容体が内臓痛の調節に関与していることを示しました。
研究結論と意義一連の実験を通じて、本論文は初めてReグルタミン作動性ニューロンが結腸直腸内臓痛において重要な役割を果たすことを示し、5-HT2B受容体が内臓痛の調整において重要なメカニズムであることを明らかにしました。これらの発見は、IBS患者に対する新しい治療ターゲットを提供し、Re領域の5-HT2B受容体を抑制することにより、早期の生活ストレスによって誘発された内臓過敏反応を緩和し、腹痛症状を軽減することが可能です。
研究で使用された多くの先進的な技術手段、例えば光遺伝学、パッチクランプ、免疫蛍光、局所薬物注射などは、多角的かつ多層的にRe領域が結腸直腸内臓痛において潜在的なメカニズムを解明しました。これらの研究結果は、将来の治療に科学的な根拠を提供するだけでなく、Reと他の脳領域が結腸直腸内臓痛においてどのように協力するかを探る新しい研究方向も提案しています。