筋・ 筋 ・ 骨格 骨 格系 系の の痛 痛み みの の神 神経 経機 機構 構に に 関す 関 する る国 国際 際ワ ワー ーク クシ ショ ョッ ップ プ プ プ ロ ロ グ グ ラ ラ ム ム
口演は2階カンファレンスホール ポスターは1階会議室
12月4日（土）
9:50-10:00 開会の挨拶 水村 和枝（名古屋大学環境医学研究所）
セッションＩ． 筋痛モデルと一次求心神経活動
（座長 Hans-Georg Schaible，熊澤孝朗）
10:00-10:40 Lars Arendt-Nielsen（アールボルグ大学，デンマーク）
Muscular pain models and function of primary afferents
10:40-11:05 川喜田健司，岡田薫，伊藤和憲（明治鍼灸大学生理学教室）
伸張性収縮運動の繰り返し負荷による実験的トリガーポイントモデル の作成
11:05-11:30 水村和枝，田口 徹，田村良子，佐藤 純（名古屋大学環境医学研究所）
ラット遅発性筋痛モデルにおける機械痛覚過敏と筋Ｃ線維受容器活動 の変化
11:30-12:10 Siegfried Mense , Ulrich Hoheisel（ハイデルベルグ大学，ドイツ）
Novel agents involved in the mediation of muscle pain at the peripheral and central level
12:10-13:00 昼食, ポスター
セッションII． ポスター
13:00-14:00 若手研究者によるポスター口頭発表 （英語）
（座長 Maria Adele Giamberardino，佐藤 純）
14:00-15:30 ポスター発表
セッションIII． 痛覚過敏の末梢機構
（座長 Siegfried Mense，富永 真琴）
15:30-16:10 Kathleen A. Sluka（アイオワ大学，アメリカ合衆国）
Animal models of musculoskeletal pain. Similarities and differences, and specifics associated with ASIC3 channels.
16:10-16:50 Gerald F. Gebhart（アイオワ大学，アメリカ合衆国）
Visceral nociceptors and hypersensitivity
16:50-17:15 成瀬恵治，唐瓊瑶，曽我部正博（名古屋大学大学院医学系研究科）
機械受容チャネルの分子機構
17:15-17:40 富永真琴（自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター）
TRPチャネルと痛み
18:00～ 懇親会（ユニバーサルクラブ，名古屋大学シンポジオン）
12月5日（日）
セッションIV-I． 痛覚過敏と鎮痛の中枢機構-その１ （座長 Kathleen A. Sluka，吉村 恵）
9:00- 9:25 杉浦康夫（名古屋大学大学院医学系研究科）
皮膚，筋及び内臓からの無髄求心線維の脊髄終末
9:25- 9:50 小畑浩一，野口光一 （兵庫医科大学解剖学第２講座）
神経因性疼痛及び炎症性／関節炎性疼痛におけるMAPキナーゼの役割
9:50-10:15 井上和秀，津田誠（国立医薬品食品衛生研究所）
痛みの神経機構に関与するATP受容体
10:15-10:55 Hans-Georg Schaible（イエナ大学，ドイツ）
The role of spinal prostaglandins in arthritis-evoked spinal hyperexcitability
10:55-11:15 休憩
セッションIV-II. 痛覚過敏と鎮痛の中枢機構-その２
(座長 Gerald F. Gebhart，井上和秀)
11:15-11:40 吉村 恵，加藤 剛，古江秀昌，八坂敏一，片渕俊彦
(九州大学医学研究院 統合生理学)
Raphe Magnus 刺激によって放出された内因性5-HT の脊髄後角におけ
る感覚情報入力に対する作用—In vivoパッチクランプ法による解析—
11:40-12:05 柿木隆介，田村洋平（自然科学研究機構生理学研究所）
急性痛に対する連続経頭蓋的磁気刺激の影響
12:05-13:20 昼食およびポスター
セッションV． 痛みを修飾する諸要因（加齢，気象など）
（座長 Lars Arendt-Nielsen，倉石 泰）
13:20-13:45 紺野慎一， 菊地臣一（福島県立医科大学医学部整形外科）
腰痛関連モデル
13:45-14:25 Maria Adele Giamberardino（ダヌンチオ大学，イタリア）
Muscle pain and aging
14:25-14:50 倉石 泰 （富山医科薬科大学薬学部）
マウスにおける帯状疱疹後痛の発症率増大要因
14:50-15:15 佐藤 純，青山 盛彦，山崎雅弘，高橋 賢，舟久保恵美，水村 和枝 （名古屋大学環境医学研究所）
天気と関節痛：関節炎ラットの疼痛行動におよぼす人工気象変化の影響
15:15 閉会の挨拶 杉浦 康夫 （名古屋大学医学系研究科）
市民公開講座
16:00-18:00 すこやか長寿 健康増進とツボのはなし
講師： 矢野 忠先生
（社）全日本鍼灸学会 会長 明治鍼灸大学鍼灸学部 教授
International Workshop on the Neural Mechanism of Musculoskeletal Pain
Program
Oral: 2F Conference Hall Poster: 1F Meeting Room
December 4 (Sat.)
9:50-10:00 Opening remarks: Kazue Mizumura
(Research Institute of Environmental Medicine, Nagoya University)
Session I. Muscular pain models and function of primary afferents (Chair: Hans-Georg Schaible, Takao Kumazawa)
10:00-10:40 Lars Arendt-Nielsen (Arborg University, Denmark) Muscular pain models and function of primary afferents
10:40-11:05 Kenji Kawakita, Kaoru Okada, Kazunori Ito (Meiji University of Oriental Medicine)
Experimental trigger point models induced by repetitive eccentric exercises in humans, rabbits and rats
11:05-11:30 Kazue Mizumura, Toru Taguchi, Ryoko Tamura, Jun Sato
(Research Institute of Environmental Medicine, Nagoya University)
Muscular mechanical hyperalgesia and alteration of C-fiber muscular afferent activities in the rat model of delayed onset muscle soreness 11:30-12:10 Siegfried Mense, Ulrich Hoheisel (Heidelberg University, Germany)
Novel agents involved in the mediation of muscle pain at the peripheral and central level
12:10-13:00 Lunch and poster
Session II. Poster
13:00-14:00 Oral presentation of posters by young researchers (Chair: Maria A. Giamberardino, Jun Sato) 14:00-15:30 Poster presentation
Session III. Peripheral mechanism of hyperalgesia (Chair: Siegfried Mense, Makoto Tominaga)
15:30-16:10 Kathleen A. Sluka (University of Iowa, USA)
Animal models of musculoskeletal pain. Similarities and differences, and specifics associated with ASIC3 channels.
16:10-16:50 Gerald F. Gebhart (University of Iowa, USA) Visceral nociceptors and hypersensitivity 16:50-17:15 Keiji Naruse, QiongyaoTang, Masahiro Sokabe
(Graduate School of Medicine, Nagoya University)
Mechanosensitive Ion Channel: molecules of mechanotransduction 17:15-17:40 Makoto Tominaga (National Institute of Natural Sciences)
TRP channels and nociception
18:00- Social (Universal Club, Nagoya University Symposion)
December 5 (Sun.)
Session IV-I. Central mechanism of hyperalgesia and analgesia-I (Chair: Kathleen A. Sluka, Megumu Yoshimura㸞
9:00- 9:25 Yasuo Sugiura (Graduate School of Medicine, Nagoya University)
Spinal termination of the unmyelinated afferent fibers from skin, muscle and visceral organs
9:25- 9:50 Koichi Obata, Koichi Noguchi (Hyogo College of Medicine)
MAP kinases and the role in neuropathic and flammatory/arthritic pain 9:50-10:15 Kazuhide Inoue, Makoto Tsuda (National Institute of Health Sciences)
The neural mechanism of pain sensation through ATP receptors 10:15-10:55 Hans-Georg Schaible (Jena University, Germany)
The role of spinal prostaglandins in arthritis-evoked spinal hyperexcitability
10:55-11:15 Break
Session IV-II. Central mechanism of hyperalgesia and analgesia-II
(Chair: Gerald F. Gebhart, Kazuhide Inoue㸞
11:15-11:40 Megumu Yoshimura, Go Kato, Hidemasa Furue, Toshiharu Yasaka, Toshihiko Katafuchi (Graduate School of Medical Sciences, Kyushu University)
Functional significance of the descending serotonergic system on the spinal sensory transmission revealed by an in vivo patch-clamp recording
11:40-12:05 Ryusuke Kakigi, Yohei Tamura (National Institute of Natural Sciences)
Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on acute pain
12:05-13:20 Lunch and Poster
Session V. Factors modifying pain (aging, weather, etc.) (Chair: Lars Arendt-Nielsen, Yasushi Kuraishi)
13:20-13:45 Shinichi Konno, Shinichi Kikuchi (Fukushima Medical University) Low back pain related model
13:45-14:25 Maria Adele Giamberardino (G. D’Annunzio″ University of Chieti, Italy) Muscle pain and aging
14:25-14:50 Yasushi Kuraishi (Toyama Medical and Pharmaceutical University) Factors increasing the incidence of postherpetic pain in mice 14:50-15:15 Jun Sato, Morihiko Aoyama, Masahiro Yamazaki,
Ken Takahashi, Megumi Funakubo, Kazue Mizumura
(Research Institute of Environmental Medicine, Nagoya University)
Weather and arthritis pain: influences of simulated meteorological changes on pain-related behaviors in arthritic rats
15:15 Closing remarks: Yasuo Sugiura
(Graduate School of Medicine, Nagoya University)
Oral Session
by
Invited Lecturers
at the Conference Hall
Session I – 1 10:00-10:40, December 4
Muscular pain models and function of primary afferents
Lars Arendt-Nielsen
Center for Sensory-Motor Interaction, Laboratory for Human Experimental Pain Research, Aalborg University, Fredrik Bajersvej 7, D3, DK-9220 Aalborg E, Denmark,
Muscle pain is a major clinical problem and the basic knowledge related to the involved peripheral and central mechanisms are only sparsely known. Pain originating from deep somatic structures represents a major part of pain complaints in patients. Paradoxically, a large amount of the research in experimental and clinical pain has been obtained from studies on cutaneous pain. Cutaneous pain varies in many ways from deep pain. It is typically described as a localized sharp or burning pain and is rarely (if ever) referred to other structures. On the contrary, deep pain is often described as a diffuse, dull pain usually referred to distant sites.
Further insight into the peripheral and central mechanisms of muscle pain and related phenomena (sensitisation and referred pain) is necessary to improve therapy. Referred muscle pain (and the possible related hyperalgesia) is manifested in somatic structures (skin, muscles, joints, tendons). These manifestations are of significant clinical importance for the diagnosis of pain pathologies.
Clinical pain research is often confounded by many factors, which make it difficult to look at certain aspects of the disease. Experimental models, which can be standardized by using healthy subjects, are useful in basic research, because they allow a study without confounding factors.
Human experimental muscle pain research involves two separate topics: Standardized activation of the nociceptive system and measurements of the evoked responses. The ultimate goal of advanced human experimental pain research is to obtain a better understanding of mechanisms involved in pain transduction, transmission, and perception under normal and pathophysiological conditions.
The primary advantages of experimental approaches to assess muscle pain sensitivity are:
• Stimulus intensity, duration and modality are controlled and not varying over time.
• Differentiated responses to different stimulus modalities.
• The physiological and psychophysical responses can be assessed quantitatively and compared over time.
• Pain sensitivity can be compared quantitatively between various normal/affected regions.
• Experimental models of pathological conditions (e.g. hyperalgesia) can be studied.
Hopefully, this can provide better characterization, prevention, and management of pain and give more insight into the mechanisms underlying muscle pain, referred pain and deep tissue hyperalgesia. A number of techniques exist to induce muscle pain experimentally and to study the sensory manifestations in as well healthy volunteers as in patients suffering from musculoskeletal pain (e.g. CLPB, whip-lash, fibromyalgia, osteoarthritis).
Recently we have found that patients suffering from chronic musculoskeletal pains have significantly larger referred pain areas to experimentally induced muscle pain (intramuscular injection of hypertonic saline) and at the same time they show manifestations of muscle sensitization.
Conclusion: In recent years the intensive activities within human pain experimental pain research has provided a variety of methods to assess basic mechanisms of muscle pain.
筋痛モデルと一次求心神経の機能
ラルス アレントーニールセン
感覚―運動相互作用センター、ヒト実験的疼痛研究研究室、
アールボルク大学、デンマーク
筋痛は臨床上重要な問題であるがその末梢・中枢におけるメカニズムに関連する知見は僅かで ある。患者の主訴の大部分は深部組織由来の痛みであるにもかかわらず、実験・臨床の両分野に おいて痛み研究の多くは皮膚痛に関して行われてきた。皮膚痛は多くの点で深部痛と異なり、限 局した鋭いまたは焼けるような痛みと表現され、他の体部位への放散はあったとしてもごく稀で ある。これと対照的に深部痛は局在不明瞭な鈍い痛みであり、通常離れた体部位への放散がある。
よりよい治療のためには、筋痛とそれに関係のある現象（感作および関連(放散)痛）の末梢・中 枢メカニズムに関するさらなる知見が不可欠である。筋の関連痛(それと関連した痛覚過敏)は皮 膚・筋・関節および腱などの体組織に発現し、この症状は臨床において痛みの病理を考える上で 非常に重要である。
臨床的な痛み研究はしばしば多くの因子が関わるため、病気の側面によっては調べることが難 しいことがある。これに対し実験モデルは正常な被験者を用いて標準化することができ、複雑な 因子を排することができるため基礎研究において有用である。
ヒトを用いた実験による筋痛研究は、侵害受容系を標準的に活性化することと誘発応答の記録と いう2つの異なることがらを含んでいる。ヒトを用いた実験的痛み研究の究極の目標は、正常お よび病態生理学的状況下における痛みの受容変換、伝導・伝達および知覚に関わるメカニズムを 把握することにある。
筋痛の程度の評価における実験的アプローチの主な利点は：
z 刺激強度、その持続時間および方法がコントロールでき、時間的に不変である
z 各々の刺激方法に対する別個の応答が記録できる
z 生理的・精神物理的応答を定量的に評価でき、時系列で比較可能
z 様々な正常部位および処置部位間で痛みの感度を定量的に比較できる
z 実験的病態モデル（痛覚過敏など）の研究が可能
これらの方法が痛みの特徴付け・予防・管理に貢献し、筋痛・関連痛および深部痛覚過敏に関わ るメカニズムの解明に役立つことが望まれる。正常被験者と同様に筋骨格系の痛み（CLPB、鞭 打ち、線維筋痛症、骨関節炎など）を持つ患者においても実験的に筋痛を誘発し、感覚特性を調 べる方法がいくつか存在する。最近我々は慢性的な筋骨格系の痛みを持つ患者に実験的に筋痛を 誘発（高張食塩水の筋肉内注射）すると著しく大きい関連痛部位を示し、同時に筋の感作の症状 が見られることを発見した。
結論：近年ヒトの実験的痛み研究の分野における活発な活動により筋痛の基礎的メカニズムを評 価する様々な方法が得られた。これは治療作用の理解や治療の有効性の評価に新しい可能性を与 え、さらに新しいマネジメント方法を提案するものである。
Session I – 2 10:40-11:05, December 4
Experimental trigger point models induced by repetitive eccentric exercises in humans, rabbits and rats.
Kenji Kawakita, Kaoru Okada, Kazunori Ito*
(Dept of Physiology, * Clinical Acupuncture and Moxibustion, Meiji University of Oriental Medicine)
Objective: To develop experimental models of the trigger point model using repetitive eccentric contractions, and examine the pathogenic mechanism of their formation.
Methods: Healthy volunteers with informed consent, anesthetized rabbits and rats were used in this study. Repetitive eccentric exercises of the forearm muscle with load of 475g were performed until the all-out effort in humans. In the rabbits and rats, the gastrocnemius -soleus muscle was electrically stimulated by 500 train pulses (50Hz, 1ms duration) at 0.067Hz during stretching of the muscle manually for eccentric contractions. Pain thresholds of the skin, fascia and muscle were measured by mechanically and electrically .in humans. The thresholds of avoidance reflex and amplitudes of EMG activity were measure in the experimental animals.
Results: After two days of the exercise, a palpable band (4.4mm in diameter, 33mm in length) was detected in the middle of the extensor digitorum muscle. The position of its appearance was almost the same among the subjects. The pain threshold was decreased at a restrict region of the palpable band and the selective electrical stimulation with an insulated needle electrode demonstrated that the pain threshold only of the fascia at the restricted region was reduced significantly. Insertion of a metal recording electrode to the most sensitive spot frequently evoked steady unitary discharges accompanied with particular deep pain sensation. They usually last for several minutes and were clearly suppressed by the acupuncture manipulation to the same muscle, but not by cutaneous stimulation. Needle manipulation to the sensitive spot produced stable referred pain pattern, which was very similar to those elicited by the strong palpation of the trigger points of the forearm muscle in the patients of myofascial pain syndrome. The palpable band and sensory spot were disappeared 7 days after the exercise.
In rabbits, the similar palpable band was produced in the muscle after 2 days of the repetitive eccentric contractions. The threshold of avoidance reflex was reduced at the band especially in the depth of fascia. Tonic electrical discharges were also recorded when the needle reached to the fascia, and after penetration of the fascia they disappeared. The palpable band and sensitive spot disappeared 7 days after the exercise. Occlusion of the blood vessels elongated the period of appearance of such spots. Repeated injections of indomethacin, before, during and after the eccentric exercises, abolished the development of the palpable band and decrement of threshold of the withdrawal reflex. In rats, the eccentric exercises produced a similar sensitive region. The repetitive electrical stimulation of the region induced wind-up phenomena in the reflex EMG activities recorded from the biceps femoral muscle, which was suppressed by systemic injection of MK801, a NMDA receptor antagonist.
Conclusion: In the present study, repetitive eccentric contraction of the muscle produced a palpable band and localized sensitive spot at the fascia, and the development of this trigger- point like structure was suppressed by anti-inflammatory drug, and the ischemic condition elongated its existence.
These results suggest that minor injury of the muscular tissue may produce sensitization of nociceptors of the fasica, which induce trigger point-like phenomena including central sensitization in the spinal cord.
伸張性収縮運動の繰り返し負荷による実験的トリガーポイントモデルの作成
川喜田健司、岡田 薫、伊藤和憲
（明治鍼灸大学生理学教室、臨床鍼灸学教室）
目的： 伸張性収縮運動負荷を特定筋に繰り返して加えることよって実験性トリガーポ イントを作成し、その生成におけるメカニズムの一端を明らかにすること。
方法： インフォーム・コンセントの得られた健常成人、麻酔下のウサギおよびラット を使用した。ヒトの前腕総指伸筋に 475ｇの負荷を加え、all-out まで伸長性収縮の 運動負荷を与えた。ウサギとラットでは腓腹・ひらめ筋をトレインパルス（50Hz、1ms）
で電気刺激して強縮を起こさせながら、他動的に筋を伸展させた。皮膚、筋膜、筋の 痛覚閾値はヒトでは push-pull ゲージを用いた圧痛閾値と絶縁鍼を用いた電気的痛覚 閾値を測定した。実験動物では、運動負荷筋への局所電気刺激によって誘発される逃 避反射の閾値とその誘発筋電図の振幅を用いた。
結果： ヒトにおいて、運動負荷２日後に索状硬結（平均直径 4.4mm 長さ 33.0mm）が総 指伸筋の中央に発現したが、その発現部位はほとんどの被験者で一致していた。また 索状硬結の特定部位に痛覚閾値低下がみられ、絶縁針電極を用いた電気刺激による検 索では、特に筋膜に有意な閾値低下を認めた。痛覚閾値低下部位へ記録電極を刺入す ると、特有の深部痛覚の発現とともに低頻度の筋電図活動が導出された。その反応は 数分間持続したが、同一筋への鍼刺激によって著明に抑制されたが、皮膚刺激は無効 であった。また閾値低下部位への鍼刺激は一定パターンの関連痛を生じたが、そのパ ターンは筋筋膜性疼痛症候群の患者においてトリガーポイントの診断に用いられる ものときわめて類似していた。これらの索状硬結と閾値低下部位は 7 日後には消失し た。
一方ウサギにおいても、繰り返し伸張性収縮運動負荷２日後に同様の索状硬結が検 出された。逃避反射の閾値はその索状硬結において低下しており、特に筋膜において 顕著であった。またヒトの場合と同様に、持続的な筋放電が索状硬結の筋膜への金属 微小電極刺入で記録されたが、筋膜を通過するとその活動は消失した。また索状硬結 や閾値低下部位は運動負荷７日後には消失した。腓腹・ひらめ筋を栄養する主要な血 管を結紮すると、索状硬結や閾値低下部位のの持続期間が延長した。インドメタシン の運動負荷前、中、後の繰り返し投与によって、それらの部位の出現は抑制された。
ラットにおいても、繰り返し伸張性収縮運動負荷により同様の部位が生じた。その部 位への電気刺激で誘発された反射性の筋電図活動は、刺激頻度を上げると wind-up 様 の現象を示し、それは NMDA 受容体の拮抗薬の MK801 の投与で消失した。
結論： 本研究によって伸張性収縮運動の繰り返し負荷により索状硬結と筋膜における
痛覚閾値低下部位が出現した。このトリガーポイント様部位の発現は抗炎症薬の投与
で抑制され、阻血状態によってそれが持続した。これらの結果から、微小な筋組織の
損傷が炎症にともなって筋膜侵害受容器の感作を生じ、それが中枢性感作をともなう
トリガーポイント様の現象を生じたものと考えられた。
Session I – 3 11:05-11:30, December 4
Muscular mechanical hyperalgesia and alteration of C-fiber muscular afferent activities in the rat model of delayed onset muscular soreness
Kazue Mizumura, Toru Taguchi, Ryoko Tamura & Jun Sato
Department of Neural Regulation, Research Institute of Environmental Medicine, Nagoya University, Nagoya, Japan
Delayed onset muscle soreness (DOMS) is often experienced after unaccustomed strenuous eccentric exercise (lengthening contraction, ECC). The most characteristic symptoms in DOMS are tenderness and movement-induced pain (mechanical hyperalgesia) in the exercised muscle. Although DOMS is not serious problem by itself, it has a potential to develop more severe and chronic damages/pain in the muscle. Histological and biochemical changes were reported in the muscles underwent ECC, however, existence of mechanical hyperalgesia in experimental animals was not known. To address neural mechanism of tenderness of the muscle in DOMS, we examined whether exercised muscle was tender in rats, then examined muscular C-fiber receptor activities in exercised muscle. We found the mechanical threshold measured by Randall-Selitto apparatus significantly decreased between 1 and 3 days after ECC, but that measured by von Frey hairs did not. Animals that received stretching of the muscle only (SHAM group) showed no change in mechanical pain threshold in both tests.
Based on these results we concluded that a decrease of pain threshold measured with Randall- Selitto apparatus represented the decreased pain threshold of deep tissues (possibly of the muscle). C-Fos immunoreactivity increased in the superficial dorsal horn at L4 in ECC with muscle compression (1568 mN) group compared with SHAM, ECC only and SHAM with compression groups. Together with behavioral pain test, we concluded that the muscle underwent ECC was hyperalgesic to mechanical stimulation. Then, we examined sensitivity changes of the C-fiber receptors in this model of animals. Single nerve activities (pressure - sensitive but stretch-insensitive ones, conduction velocity < 2.0 m/s) were recorded from extensor digitorum longus muscle-peroneal nerve preparations in vitro 2 days after ECC.
Spontaneous activities were low in both groups of animals. The threshold of the mechanical response was significantly lower and the number of evoked discharges during a ramp mechanical stimulation (0-196 mN in 10 sec) was significantly greater in the ECC preparation than in the control. These changes were observed in the heat-sensitive receptors but not in the heat-insensitive ones. The response to hypertonic saline (4.5 %) showed the same difference.
In contrast, the sensitivities to other stimulations (pH 5.5, lactic acid, ATP 10 mM, bradykinin 10µM, cold and heat) were not different between two preparations. These results suggest that augmentation of the mechanical response in muscle C-fiber heat-sensitive sensory receptors (polymodal receptors) might be related to the tenderness in DOMS after ECC.
ラット遅発性筋痛モデルにおける機械痛覚過敏と筋Ｃ線維受容器活動の変化
水村和枝，田口 徹，田村良子，佐藤 純 名古屋大学環境医学研究所神経性調節分野
遅発性筋痛(DOMS)は不慣れな強い伸張性収縮(ECC)後にしばしば経験される。そのも っとも特徴的な症状は運動負荷された筋の圧痛と運動時痛であり、ともに機械痛覚過 敏である。
DOMSはそれ自身単独では特に大きな問題ではないが、より重篤な慢性的 な変化・痛みへとつながる可能性がある。ECC を使った
DOMSの動物モデルにおい て組織学的、生化学的変化が明らかにされてきたが、その機構はまだ不明である。ま た、この動物モデルにおいて機械痛覚過敏の存在は明らかにされていない。そこで、
DOMS
の機械痛覚過敏の神経機構を明らかにするためにまず、機械痛覚閾値測定と脊 髄後角における
c-Fos発現を指標に、圧痛の存在を調べた。
Randall-Selitto法で調べた 機械痛覚閾値は
ECC後明らかに低下したが、
von Frey hair法では痛覚閾値に変化は見 られなかった。von Frey hair 法では刺激子が細いために圧が深部にまで到達しないと 考えられるので、この結果は皮膚には痛覚過敏がないことを示すと考えられる。従っ て、Randall-Selitto 法で検出された機械疼痛閾値の低下は、深部組織（おそらく筋）
の痛覚過敏を反映していると考えられる。痛覚過敏の存在をさらに、c-Fos 発現を指 標に調べた。
c-Fos発現細胞の数は
ECC後
2日目に筋圧迫を行った群で、
L4の後角表 層に増大が見られた。これらのことより、動物においても
ECC後に機械痛覚過敏が 生じていることが示された。次に、この動物モデルにおいて筋
C線維受容器活動に変 化があるかどうかを調べた。ECC を負荷した長指伸筋(EDL)を神経をつけて
2日後に 取り出し、この筋－神経標本を用いて単一神経活動を記録した。伸展には非感受性で、
圧迫刺激には感受性のある伝導速度
2m/秒以下のC線維の活動を調べた。自発放電の 頻度は低く、ECC 群と対照群（運動負荷なし）の間に差は見られなかった。鋸波状機 械刺激(10 秒間で
0～198 mN)に対する機械反応閾値はECC群で有意に低下しており、
反応の大きさ（生じた総放電数）は
ECC群で有意に増大していた。これらの変化は 熱（50˚C）に感受性のある受容器群に見られた。冷却（10˚C まで） 、熱（50˚C まで） 、 酸(pH 5.5, 乳酸
25mM有り、なし)、乳酸
25mM (pH 7.4)、ブラジキニン10µM、ATP 10mMに対する反応には差が無かった。筋で痛みを生じさせるためによく使われる
4.5%の高張食塩水に対する反応は、ECC
群で有意に増大していた。以上の結果より、
熱感受性のある筋
C線維受容器（ポリモーダル受容器）の機械反応性増大が、
DOMSにおける機械痛覚過敏に関係していると考えられる。
Session I – 4 11:30-12:10, December 4
Novel agents involved in the mediation of muscle pain at the peripheral and central level
Siegfried Mense and Ulrich Hoheisel Department of Anatomy and Cell Biology III Heidelberg University, D-69120 Heidelberg, Germany
Peripheral site of action
Novel substances for the induction of pain are cytokines (e.g. tumour necrosis factor α (TNF- α), interleukin 6 (IL-6)), protons (H+), capsaicin, neurotrophins (nerve growth factor (NGF), and brain-derived neurotrophic factor (BDNF)). Adenosin triphosphate (ATP) is assumed to be a general pain signal, because it is present in tissue cells in high (mM) concentrations and is released from the cells after trauma of any kind.
In experiments performed on rats in our laboratory, the effects of the above agents on the activity of single unmyelinated muscle afferent units were quite different: when injected i.m. close to the ending, protons (pH 5 and 6), capsaicin, and ATP were excitatory (Reinöhl et al., 2003; Hoheisel et al., 2004), but they activated both low-threshold mechanosensitive (LTM, presumably non-nociceptive) and high-threshold (HTM, presumably nociceptive) group IV units. IL-6 was excitatory for LTM afferents only, and NGF was the only substance that activated HTM endings exclusively. Therefore, NGF may be a valuable tool for studying muscle pain in humans with cortical imaging techniques. TNF-α and BDNF did not excite group IV units but caused a desensitisation for a few minutes. Most of the endings responding to algesic agents turned out to have tetrodotoxin-resistant sodium channels (Steffens et al., 2003). These ion channels are assumed to be specific for nociceptive fibres.
Spinal site of action
A substance mainly involved in the development of spontaneous pain - particularly chronic pain - is nitric oxide (NO). Nitric oxide is released by neurones and glial cells that contain the enzyme NO synthase (NOS). The main action of NO is to increase the synthesis of cGMP.
The nociceptive input from a chronicly inflamed muscle causes a reduction in the number of neurones that exhibit NOS. The associated decrease in the local NO and cGMP concentration disinhibits nociceptive neurones which then develop increased resting activity (Hoheisel et al., 1995). This activity is likely to cause spontaneous pain in patients.
A widely used drug is sildenafil, the active ingredient of Viagra, which induces an increase in cGMP synthesis. One of its side-effect are myalgias, particularly low-back pain.
Sildenafil caused increased activity in lumbar neurones in rats when injected into the third cerebral ventricle but not when administered i.t. at the lumbar level. Apparently, the sildenafil-induced low-back pain is due to a supraspinal site of action leading to altered activity in pain-modulating descending pathways, which in turn activate lumbar nociceptive neurones.
Glial cells are likewise influenced by a peripheral myositis: they exhibit changes in their morphology and an increase of the synthesis of both the cytoskeletal protein glial fibrillary acidic protein (GFAP) and fibroblast growth factor 2 (FGF-2; Tenschert et al., 2004).
筋痛の伝達に末梢及び中枢で働く新規の物質
ジークフリード メンゼ、ウーリヒ ホーハイセル ハイデルベルク大学、ドイツ
末梢の作用部位
痛みを引き起こす新規の物質には、サイトカイン（例えば腫瘍壊死因子α（TNF-α）、インターロ イキン６（IL-6）、プロトン(H+)、カプサイシン、神経栄養因子(神経成長因子(NGF)、脳由来神経 栄養因子（BDNF）)などがある。また、アデノシン３リン酸(ATP)はより一般的な痛みのシグナ ルであると考えられる。なぜなら細胞中に高濃度(mM)で存在するため、どのような細胞の損傷に よっても放出されるからである。
我々の研究室においてラットで行った実験では、単一の筋無髄線維受容器活動に対する上記の 物質の効果は大きく異なっていた。例えば、神経終末部近くに筋注したプロトン（pH5, 6）、カプ サイシン、ATPは興奮性に働くが(Reinohl et al., 2003; Hoheisel et al., 2004)、それらは低閾値 機械感受性(LTM、おそらく非侵害性)と高閾値機械感受性(HTM、おそらく侵害受容性)のIV群線 維のいずれをも興奮させた。IL-6はLTMだけに対して興奮性であり、NGFはHTM終末のみを 興奮させる唯一の物質である。従って、NGFは大脳皮質のイメージングテクニックによりヒトの 筋肉痛を研究する上で有用な道具になるだろう。TNF-αとBDNFはIV群線維を興奮させず、む しろ数分間の脱感作を生じた。発痛物質に反応する終末のほとんどはフグ毒（テトロドトキシン）
抵抗性のNaチャネルを持っていることが示されている(Steffens et al., 2003)。これらのイオンチ ャネルは侵害受容性線維に特異的であると考えられている。
脊髄における作用部位
自発痛の発生、特に慢性の痛みの発生に関与する主要な物質は一酸化窒素(NO)である。NOはNO 合成酵素(NOS)を持つニューロンやグリア細胞によって放出される。NOの主たる作用は、cGMP の合成を増加させることである。慢性炎症状態の筋からの侵害受容性入力は、NOSを持つニュー ロンの数を減少させる。これによる局所NOレベルやcGMPレベルの低下が侵害受容性ニューロ ンを脱抑制し、その結果自発活動を増加させる(Hoheisel et al., 1995)。この活動は患者における 自発痛を引き起こしている可能性がある。
広く使われている薬物に sildenafilがある。バイアグラ中の活性物質であり、cGMP 合成を増 加させる。この薬物の副作用の１つに筋痛、特に腰痛がある。Sildenafil はラットで第3 脳室に 投与すると腰部脊髄ニューロンの活動を増大させるが、腰髄レベルの髄腔内投与では効果がない。
ということから Sildenafil による腰痛は、脊髄より上位で疼痛の下行性修飾系の活性を変化させ ることにより、腰部脊髄侵害受容ニューロンの活動をたかめることによるものと思われる。
グリア細胞は末梢の筋炎の影響を受けているようである。このときのグリアには形態的変化が 生じ，細胞骨格タンパク質であるグリア線維性酸性タンパク（GFAP）と線維芽細胞増殖因子
（FGF-2, Tenschert et.al., 2004）の合成の増大が見られる。
Session III – 1 15:30-16:10, December 4
Animal models of musculoskeletal pain. Similarities and differences, and specifics associated with ASIC3 channels.
K.A. Sluka
Physical Therapy and Rehabilitation Science Graduate Program, Neuroscience Graduate Program, Pain Research Program, University of Iowa
Chronic musculsokeletal pain is a major problem world wide that is associated with significant disability and health care costs. Inflammatory pain conditions include rheumatoid arthritis, myositis, sprains and strains. Non-inflammatory musculoskeletal pain conditions are more common and include conditions such as fibromyalgia, myofacial pain, and back pain.
Several animal models of musculoskeletal pain have been developed and characterized for both inflammatory (acute and chronic), and non-inflammatory pain. Inflammation can be induced by carrageenan to activate a local immune response or by capsaicin to produce a local neurogenic inflammation. Induction of muscle or joint inflammation by carrageenan results in an initial acute inflammatory response accompanied by ipsilateral mechanical hyperalgesia at both the site of inflammation (calf or knee), and ipsilateral heat and mechanical hyperalgesia outside the site of inflammation (paw). Once the inflammation converts to a chronic state there is a spread of the secondary hyperalgesia to include the contralateral limb. Similar to carrageenan, induction of inflammation in muscle or joint with capsaicin produces long- lasting (weeks) mechanical hyperalgesia that spreads to the contralateral hind limb. This is in direct contrast to injection of capsaicin into the skin which produces secondary mechanical hyperalgesia that remains unilateral and is short-lasting (hours). Thus, this model produces both an acute and a chronic inflammatory response, and suggests that deep tissue injury produces widespread hyperalgesia.
In contrast, two injections of acidic saline into the gastrocnemius muscle produce bilateral mechanical, but not heat hyperalgesia that is long-lasting and not associated with tissue injury. This hyperalgesia is uniquely maintained by central neural mechanisms including sensitization of dorsal horn neurons, increased glutamate release, and phosphorylation of transcription factors.
Acid sensing ion channel 3 (ASIC3) is activated by moderate decreases in pH, is located in muscle primary afferent fibers, and could uniquely mediate the induction of hyperalgesia after inflammation or after injection of acid. In ASIC3 knockout mice, the mechanical hyperalgesia associated with repeated intramuscular acid injection does not develop. Further, ASIC3 knockout mice do not develop secondary mechanical hyperalgesia induced by carrageenan muscle inflammation; however these mice still develop heat hyperalgesia. In contrast, following carrageenan paw inflammation, a model of cutaneous inflammatory hyperalgesia, ASIC3 knockout mice still develop mechanical and heat hyperalgesia. Taken together these data suggest that ASIC3 in the muscle is a key factor for development of secondary mechanical hyperalgesia of the paw after muscle insult.
筋骨格系疼痛の動物モデル
― 類似点と相違点、および ASIC3 チャネルに関わる特異性 －
K.A. スルカ
アイオワ大学、理学療法リハビリテーション科学大学院プログラム、
神経科学大学院プログラム、疼痛研究プログラム
筋骨格系の慢性痛は、社会的観点からみた莫大な能力の損失と、ヘルスケアに要するコスト増とい った点で、世界的規模の重大な問題である。炎症性の疼痛は、関節リウマチ、筋炎、ねん挫、肉離れ などの状態で見られる。また非炎症性の痛みはより一般的で、線維性筋痛、筋筋膜痛、腰痛などの状 態に見られる。
筋骨格系の痛みに対するいくつかの動物モデルが作成され、炎症性疼痛（急性および慢性）や非炎 症性疼痛としての特徴が解析されてきた。炎症は局所的な免疫応答を誘発するカラゲニンか、もしく は局所的に神経性炎症を誘発するカプサイシンによって作成することができる。カラゲニンによって 筋や関節に炎症を起こした場合、ふくらはぎや膝といった各々の炎症部位に同側性の機械的痛覚過敏 を伴う炎症急性期の症状がみられる。また炎症部位の外側（足部）では、同側性の機械的痛覚過敏に 加えて熱痛覚過敏も観察される。さらに、一旦炎症が慢性状態に移行すると、二次性の痛覚過敏が広 がりをみせ、反対側の肢にも見られるようになる。カラゲニンと同様に、カプサイシンによって筋や 関節に誘導した炎症は、反対側の後肢に広がる持続性の（数週間）機械的痛覚過敏を生じる。この結 果は、カプサイシンを皮膚に注射した際には注入側にのみ一過性（数時間）の二次性痛覚過敏が生じ るのと全く対照的である。以上のように本炎症モデルは、急性および慢性の炎症反応の両方を再現し、
筋や関節のような深部組織の損傷が、広範な部位に及ぶ痛覚過敏を引き起こすことを示唆する。
対照的に、腓腹筋に酸性の生理塩溶液を二度繰り返し注入すると、組織損傷を伴わずに、持続性か つ両側性の機械的痛覚過敏を生じるが、熱痛覚過敏は見られない。この痛覚過敏は、脊髄後角ニュー ロンの感作や、グルタミン酸放出の増大、転写因子のリン酸化を含む中枢性の神経機構により維持さ れているという点で特徴的である。
酸感受性イオンチャネルの ASIC3 は、穏やかな pH 低下で活性化され、筋の一次求心性神経線維に 存在しており、特に酸や炎症による痛覚過敏に関与するのではないかと考えられる。ASIC3 ノックア ウトマウス（欠損マウス）では、筋への酸の繰り返し注入による機械的痛覚過敏は見られない。さら に ASIC3 欠損マウスでは、カラゲニンで誘発した筋炎による二次性の機械的痛覚過敏を生じないが、
熱痛覚過敏はみられる。逆に、カラゲニンを足部の皮膚に注入し、皮膚の炎症による痛覚過敏を調べ ると、ASIC3 欠損マウスでも、機械的痛覚過敏・熱痛覚過敏ともに観察される。これらのデータから、
筋の ASIC3 は、筋傷害後の足部に生じる二次性の機械的痛覚過敏において重要な因子であると考えら れる。
Session III – 2 16:10-16:50, December 4
Visceral Nociceptors and Hypersensitivity
G.F. Gebhart, Ph.D.
Department of Pharmacology, Carver College of Medicine, The University of Iowa, Iowa City, IA
The existence of visceral nociceptors was argued until relatively recently. It is now clear that the viscera, like all tissues, are innervated by nociceptors. Signaling of nociception from the viscera, however, differs in many important respects from signaling of somatic nociception.
Unlike somatic tissue, in which damage or threat of damage is the adequate stimulus for nociceptors, the adequate stimuli for visceral nociceptors includes muscle stretch (tension), ischemia, traction on the mesentery and inflammation, but not physical damage to organ tissue. About 20% of the innervation of hollow visceral organs has high thresholds for response to distending (mechanical) stimulation. These high threshold nociceptors generally have no or very low rates of spontaneous activity, first respond at ~30 mmHg organ distension, and encode distending pressure. Low threshold receptors in viscera similarly have low rates of spontaneous activity, but first respond in the physiological range (<5 mmHg).
Interestingly, these low threshold receptors also encode into the noxious range and typically give greater magnitudes of response that do the high threshold nociceptors.
In addition to visceral mechanoreceptors that respond to stretch, in vitro organ-nerve preparations reveal mechanosensitive endings in the mucosa, mesentery and serosal. Mucosal endings respond to stroking of the mucosa whereas mesenteric and serosal endings respond to blunt probing of the receptive field. Mucosal, mesenteric and serosal endings do not respond to stretch. Thus, signaling of nociception from hollow organs principally involves mechanoreceptors in muscle layers.
Visceral mechanoreceptors also respond to thermal and to chemical stimuli, indicating that visceral receptors in general are polymodal. Importantly, exposure of visceral mechanoreceptors to thermal or chemical stimuli reveals that both low threshold and high threshold mechanoreceptors exhibit the property of sensitization (an increase in response magnitude). The ability of both low and high threshold mechanoreceptors to sensitize is unique to joint and to visceral innervation. Experimental organ irritation or inflammation leads to behavioral hypersensitivity as well as increased responses of afferent fibers to distending stimuli, verifying sensitization. In vitro, where the receptive field can be readily localized, application of sensitizing chemicals to the mechanosensitive receptive field produces increased responses to stretch.
The sensitization and hypersensitivity produced experimentally not only involves visceral nociceptors peripherally, but also changes in the excitability of spinal cord neurons that receive visceral input as well as central neurons in supraspinal sites. Accordingly, the visceral hypersensitivity that characterizes the functional gastrointestinal disorders (e.g., irritable bowel syndrome) involves processes of both peripheral and central sensitization.
内臓の侵害受容器と感覚過敏
G.F. ゲプハルト
アイオワ大学カーバー記念医学部薬理学講座, アメリカ合衆国
内臓における侵害受容器の存在は比較的最近まで明らかではなかった。今日では、内臓にもほ かの組織と同じように、侵害受容器が存在するというのが通説となっている。しかし、内臓から の侵害情報の伝達のしくみは、多くの重要な点で体性組織からのものとは異なっている。
体性痛においては、侵害受容器の適刺激は組織の侵襲または侵襲を引き起こし得る刺激である が、内臓の侵害受容器の適刺激は、筋の伸展、虚血、腸間膜の牽引、炎症などであり、内臓にお ける物理的な損傷では興奮しない。管腔臓器に見られる機械的伸展受容器のうち20%は、刺激に 対して高い閾値を示す高閾値受容器である。高閾値受容器は、一般的に自発放電はほとんどない かあってもきわめて低く、30 mmHg 以上の伸展によってはじめて発火し、伸展圧の強さに応じ てその発火頻度が増加する。内臓の低閾値機械受容器は低い頻度の自然発火を示す点では高閾値 機械受容器と同じであるが、生理的な刺激の強さ（5 mmHg以下）で発火しはじめる。興味深い ことに、これら低閾値受容器は侵害刺激に対してもその強さに応じて発火頻度を増し、侵害刺激 に対しては、高閾値受容器が示すような強い興奮を示す。
in vitroの内臓ー神経標本を用いて調べると、管腔臓器には臓器の伸展に応じる低閾値ならびに
高閾値の機械的伸展受容器に加え、粘膜、腸間膜、漿膜に固有の機械受容器の存在が明らかにな っている。粘膜内の機械受容器は粘膜をなでる刺激に反応し、腸間膜や漿膜の受容器は受容野に 鈍的な機械刺激を加えると反応する。これら粘膜や腸間膜、漿膜の受容器は内臓の伸展には応じ ない。このことから、管腔臓器の侵害受容には主として筋層の機械受容器が関与していると考え られる。
内臓の機械受容器は、温度や化学刺激にも応じることから、一般的にポリモーダル受容器と考 えられる。重要なことに、内臓の機械受容器は温度や化学刺激にさらされると、低閾値受容器も 高閾値受容器も感作され得る（刺激に対する興奮性が増す）ことが明らかとなった。低閾値受容 器も高閾値受容器も両方とも感作され得るのは、関節と内臓に特異的な性質である。内臓に実験 的に侵害刺激を加えたり炎症を引き起こすと、機械受容器は感作され伸展刺激に対して興奮性を 増し、それは行動実験のレベルでは感覚過敏という現象となって見られる。受容野の特定が比較
的容易なin vitroの内臓ー神経標本を用いた実験では、機械刺激に応じる受容野に感作物質を投
与すると、伸展刺激に対する機械受容器の反応が増すことがわかっている。
実験的に引き起こされる知覚神経の感作や感覚過敏には、末梢に存在する侵害受容器のみなら ず、末梢からの入力や上位中枢からの調節を受けている脊髄神経細胞も関与している。このこと は過敏性腸症候群などに代表される機能性胃腸症に見られる内臓の感覚過敏に、末梢の侵害受容 器と中枢神経両方の感作が関与していることを示唆している。
Session III – 3 16:50-17:15, December 4
Mechanosensitive Ion Channel: molecules of mechanotransduction
Keiji Naruse1,2,3, QiongyaoTang3 and Masahiro Sokabe1,3,4
1Physiology, Nagoya University Graduate School of Medicine
2Institute for Advanced Science, Nagoya Uiversity
3Cell-Mechanosensing Project, ICORP, JST
4Molecular Physiology, NIPS, NINS
Mechanosensitive ion channels, which convert mechanical forces in the membrane into electrical signals in cells, are found in a variety of cell types ranging from bacteria to human.
They are playing important roles in somatosensory system, cardiovascular system, and so on.
Recently, we have cloned and identified stretch-activated, Ca-activated K (SAKCA) channel from chick embryonic and human cardiomyocytes. The SAKCA channel has a unique insert (STREX) at its C-terminus facing cytoplasm. We found that the insert is responsible for mechanosensitivity. Comparison of chick and human STREXs with mouse and rabbit STREXs that did not show stretch-sensitivity in CHO cells, suggested that the sequence ERA
672-674 and ERA712-714 in chick and human STREXs, respectively, is essential for the mechanosensitivity. Single amino acid substitution from Ala674 to Thr674 in chick STREX or deletion of STREX itself eliminated the mechanosensitivity of SAKCa channel. When an excess amount of chick STREX-EGFP was co-expressed with SAKCa in CHO cells, a strong signal was detected at the cell membrane and stretch-sensitivity of the channel was significantly inhibited. The application of short amino acid sequence in STREX to the excised patch inhibited the stretch-sensitivity of the channel. This suggests that STREX is coupled with unknown membrane component(s) that sense the tension in the membrane.
Extracellular
cytoplasmic
SAKcaC
機械受容チャネルの分子機構
成瀬恵治1,2,3、唐瓊瑶3、曽我部正博1,3,4
1名古屋大学大学院・医学系研究科
2名古屋大学高等研究院
3細胞力覚プロジェクト、国際共同研究・JST
4自然科学研究機構・生理学研究所
機械受容チャネルは外界からの機械的刺激を電気信号に変換するイオンチャネルで、
細菌からヒトに至るまであらゆる細胞に存在する。体性感覚系・心血管系などにおい て重要な役割を果たしている。
近年、我々はトリ及びヒト心筋より伸展依存性・カルシウム依存性カリウムチャネル
（SAKCA）の単離・同定を行った。SAKCAチャネルは細胞質に面するC末にSTREX 配列という独特な挿入配列をもっており、このSTREX配列が伸展刺激受容活性の責 任配列であることがわかった。マウス・ウサギのSTREX配列は伸展刺激感受性がな かったので、トリ・ヒトの STREX 配列と比較したところ ERA 672-674 (トリ)、
ERA712-714(ヒト)が重要であることが判明した。トリ STREX 配列の Ala674 を Thr674
に置換、またはSTREX配列自体を除去することによりSAKCAの伸展刺激感受性を 失わせることが出来た。STREX-GFPとSAKCAチャネルを共発現させたCHO細胞 に発現させると細胞膜にSTREX配列が集まることがわかり、且つ、SAKCAチャネ ルの伸展感受性が消失した。Excisedパッチ膜の細胞質側からSTREX配列からなる 合成ペプチドを投与するとSAKCAチャネルの伸展感受性が消失した。これらのこと
からSTREX配列は細胞膜に存在する物質と結びつき膜の張力を感知することが示唆
された。
Extracellular
cytoplasmic
SAKcaC
Session III – 4 17:15-17:40, December 4
TRP channels and nociception
Makoto Tominaga
Okazaki Institute for Integrative Bioscience, National Institutes of Natural Sciences
Noxious thermal, mechanical, or chemical stimuli evoke pain through excitation of the peripheral terminals called nociceptor, and many kinds of ionotropic and metabotropic receptors are involved in this process. Capsaicin receptor TRPV1 is a nociceptor-spesific ion channel that serves as the molecular target of capsaicin. TRPV1 can be activated not only by capsaicin but also by noxious heat (with a thermal threshold >43oC) or protons (acidification), all of which are known to cause pain in vivo. Studies using TRPV1-deficient mice have shown that TRPV1 is essential for selective modalities of pain sensation and for thermal hyperalgesia. One mechanism underlying inflammatory pain which is initiated by tissue damage/inflammation and characterized by hypersensitivity is sensitization of TRPV1.
Several pathways including PKC-dependent and PKA-dependent ones have been reported to be involved in the sensitization. In addition to TRPV1, there are five thermosensitive ion channels in mammals, all of which belong to the TRP (transient receptor potential) super family. These include TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPM8 and TRPA1. These channels exhibit distinct thermal activation thresholds (> 52oC for TRPV2, > ∼34-38oC for TRPV3, >
∼27-35oC for TRPV4, < ∼25-28oC for TRPM8 and < 17oC for TRPA1) and are expressed in primary sensory neurons as well as other tissues. Some of the thermosensitive TRP channels are likely to be involved in thermal nociception, since their activation thresholds are within the noxious range of temperatures. Moreover, TRPA1 is known to respond to the several pungent substances.
TRPチャネルと痛み
富永真琴
自然科学研究機構、岡崎統合バイオサイエンスセンター
カプサイシン受容体 TRPV1 は感覚神経特異的に発現する非選択性陽イオンチャネルで、カプサイ シンのみならず生体に痛みを惹起する熱刺激（43 度以上）や酸（プロトン）によっても活性化する多 刺激痛み受容体である。TRPV1 が侵害刺激受容や熱性痛覚過敏に関与することは、TRPV1 欠損マ ウスの解析からも明らかになっている。炎症性疼痛の発生には TRPV1 の感作が関与することが明ら かになっており、 TRPV1 活性は PKC によるリン酸化を含めたいくつかのメカニズムによって増強す る。TRPV1 に加えて哺乳類では５つの温度感受性 TRP チャネル（TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPM8, TRPA1）が知られている。これらの TRP チャネルは活性化温度閾値を有しており (TRPV2: 52 度以 上、TRPV3: ∼34-38 度以上、TRPV4: ∼27-35 度以上、TRPM8: ∼25-28 度以下、TRPA1: 17 度以下)、
感覚神経に多く発現している。このうちいくつかは侵害刺激受容に関与している。というのは、４３度 以上と１５度以下の温度は痛みを惹起するからである。そのほか、TRPV4 は機械痛み刺激を受容す ると報告されており、TRPA1 はマスタードオイルやわさびによっても活性化することが分かっている。
このように、TRP チャネルは末梢感覚神経での侵害刺激受容の中心的な役割を果たすチャネルと言 える。
Session IV- I – 1 9:00- 9:25, December 5
Spinal termination of the unmyelinated afferent fibers from skin, muscle and visceral organs.
Yasuo Sugiura
Graduate School of Medicine, Nagoya University
Central projections of myelinated afferent fibers of muscle have been described by a number of investigators. Large diameter afferent fibers terminated in laminae IV, V, VI VII and IX. Thin myelinated afferents and small diameter fibers from muscle sent terminals to laminae I and V.
Early reports partially clarified terminal areas of unmyelinated muscle afferent fibers in the dorsal horn using electrophysiological recording. Gross application to the muscle with the HRP or cholera toxin B subunit labeled the superficial dorsal horn and lamina II in the different time course including central terminals of C-muscle afferent fibers. Capsaicin sensitive muscle afferent fibers, which belongs to C- or an unmyelinated fibers terminated in laminae I and II.
In our study, cutaneous C-fibers terminated principally in laminae I and II of the dorsal horn in a circumscribed and concentrated zone containing many enlargements and synaptic buttons. The visceral afferent C-fibers, on the other hand, typically have only one or two terminal branches at each terminal locus within several enlargement unlike the somatic-fibers having a concentrated terminal focus. C-fibers of visceral origin terminated ipsilaterally in laminae I, II, V, and X, and some fibers projected contralaterally to laminae V and X.
The C-afferents of the lateral gastrocunemius muscle projected rostrally over several segments running on the surface of the dorsal funiculus and giving off collaterals ipsilaterally to laminae I and II, and partly to lamina III. Most of the terminal arbors and boutons were localized in laminae I, II and dorsal funiculus. From the results of muscle terminals, terminal locations are similar to that of the cutaneous C afferent fibers, but the distribution of the terminal plexus is different from those of cutaneous and visceral C-afferent fibers.
皮膚、筋、内臓器官からの求心性無髄神経の脊髄内終末
杉浦康夫
名古屋大学大学院医学系研究科
多くの研究者により求心性有髄神経の中枢性終末は調べられている。太い有髄神経は脊髄の
IV,V,VI,VII,IX層に終末する。細い有髄神経と無髄神経は脊髄のI,V層に終末する。
電気生理学的検索、HRPやコレラトキシンB等を用いた以前の研究では筋肉からの求心性終 末は脊髄表層とII層に終末していた。カプサイシン感受性の筋求心性のC-線維はI,II層に終 止していた。
我々の研究によれば、皮膚求心性無髄神経は主に脊髄後角のI,II 層に終末し、終末領域は限 局集中し、大きなシナプスで形成されていた。内臓求心性のC-線維は一領域に数個のシナプ スを持つ 1－2 本の終末枝からなり、体性の神経終末とは全く異なっていた。終末は同側の I.II.V,X、反対側のV. X 層に終末している。
外側腓腹筋からの中枢性神経終末は、脊髄後索の表面を吻側に数分節走り、I,II層と一部III 層に分枝している。終末のほとんどは I.II 層、後索に分布している。筋からの脊髄終止は皮 膚からの終末分布、内臓からの終末分布とも異なっていた。
Session IV- I – 2 9:25- 9:50, December 5
MAP kinases and the role in neuropathic and inflammatory/arthritic pain
Koichi Obata and Koichi Noguchi
Department of Anatomy and Neuroscience, Hyogo College of Medicine
Extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) is a mitogen-activated protein kinase (MAPK) that mediates intracellular signal transduction in response to a variety of stimuli.
ERK is involved in cell proliferation and differentiation and in neuronal plasticity, including long-term potentiation, learning, and memory. Here, we present recently accumulating data about the roles of MAPK pathways in mediating the neuronal plasticity that contributes to pain hypersensitivity. The phosphorylation of ERK in the dorsal root ganglion (DRG) and dorsal horn neurons occurs in response to noxious stimulation of the peripheral tissue or electrical stimulation to the peripheral nerve, i.e., activity-dependent activation of ERK in nociceptive neurons. For example, ERK phosphorylation in the spinal cord dorsal horn neurons increases in the neuritis model of the lumbar nerve root and in the neuropathic intermittent claudication model, indicating that responses/activation by the noxious stimulation applied to the periphery were elevated in spinal cord neurons in these models. In addition, the ERK signaling pathway contributes to the hypersensitivity to mechanical noxious stimulation in the monoarthritic model. On the other hand, the activation of ERK occurs in these nociceptive neurons after peripheral inflammation and axotomy and contributes to persistent inflammatory and neuropathic pain, via transcriptional regulation of key gene products. For example, inflammation near the DRG somata induces brain-derived neurotrophic factor expression through trkA receptors and intracellular ERK-MAPK. Taken together, these findings indicate that activation of MAPK in nociceptive neurons may participate in generating pain hypersensitivity through transcription-dependent and - independent means. Thus, inhibition of MAPK signaling in the primary afferents, as well as in the spinal cord, may provide a fruitful strategy for the development of novel analgesics.
