自律機能ならびに情動とかかわる脳神経伝達物質放出に及ぼす体性感覚刺激の影響

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(1)理学療法学第 42 巻第 8 号 661自律機能並びに情動関連脳内伝達物質放出への体性感覚刺激の影響～ 662 頁（2015 年）. 661. 合同シンポジウム 4（日本生理学会）. 自律機能ならびに情動とかかわる脳神経伝達物質放出に及ぼす＊体性感覚刺激の影響黒澤美枝子 1）下重里江 2）徳永亮太 1）. はじめに理学療法では体表から触，機械，温熱，電気刺激などの様々な体性感覚刺激を加えることによって，組織血流や筋緊張等の生理機能の改善を図っている。理学療法効果の科学的根拠を知るためには，体性感覚刺激時の生体反応とその機序を解明することが重要である。皮膚や骨格筋，関節に加えられた刺激は体性感覚神経（求心路）を介して中枢神経系に伝えられ，感覚を起こすとともに，種々の情動を起こす。同時にその刺激は，運動神経や自律神経（遠心路）に伝えられて，反射性反応を起こす（図 1）。遠心路が運動神経である反射は運動反射と呼ばれ，一方，遠心路が自律神経である反射は自律反射あるいは内臓反射と呼ばれる。特に，求心路が体性感覚神経である場合，体性―自律反射（あるいは体性―内臓反射）と呼ばれる。本講演では，筆者らが行っ. 図 1 体性感覚刺激によって起こる生体反応. た肝臓のグルコース放出反応と血糖反応を例として，体性―自律反射を概説した。. まで体性感覚刺激による代謝機能の反射性調節については検討. 自律機能は情動の影響を受けやすく，体性感覚刺激による自. されてこなかった。ここでは，筆者らが行った体性―肝臓グル. 律機能変化を明らかにするうえで，体性感覚刺激が情動にかか. コース放出反射の研究のうち，骨格筋刺激の影響. わる神経系にどのような影響を及ぼすかを知ることが重要とな. 紹介する。. る。近年筆者らは情動にかかわる脳領域での神経伝達物質の放. 肝臓のグルコース放出は，アドレナリンやインスリンなどの. 出が体性感覚刺激によって変化することを明らかにしており，. ホルモンによる調節の他，肝臓支配の自律神経も重要であるこ. その研究結果の一部についても紹介する。. 体性―自律反射. 1）. について. とが知られている。すなわち，副腎髄質からのアドレナリン（交感神経支配），膵臓からのグルカゴン（交感神経支配），肝臓支配交感神経は肝臓からのグルコース放出を促す。一方，肝. 体性感覚刺激が自律機能に及ぼす反射性の影響については，. 臓支配副交感神経（迷走神経）と膵臓からのインスリン（副交. 恩師故佐藤昭夫先生によって系統的に明らかにされており，体. 感神経支配）は肝臓からのグルコース放出を減少させる（以上，. 性感覚刺激によって，動脈圧・心拍数，胃運動機能，膀胱の収. 総説 2）参照）。筆者らは，体性感覚刺激により肝臓からのグル. 縮機能，脳血流などが反射性に変化することが示されている。. コース放出が自律神経系を介してどのように反射性に変化する. 一方，代謝機能も自律神経系によって調節されているが，これ. のかを検討した。麻酔して情動の影響がないラットの肝臓からのグルコース放. ＊. Effects of Somatosensory Stimulation on the Autonomic Functions and the Neurotransmitter Release in the Brain Area Related to Emotion 1）国際医療福祉大学基礎医学研究センター（〒 324–8501 栃木県大田原市北金丸 2600–1） Mieko Kurosawa, Professor, PhD, Ryota Tokunaga, PT, PhD: Center for Medical Science, International University of Health and Welfare 2）国際医療福祉大学保健医療学部理学療法学科 Rie Shimoju, PT, PhD: Department of Physical Therapy, International University of Health and Welfare Graduate School キーワード：体性―自律反射，体性感覚神経，情動. 出をマイクロダイアリシス法により測定した。マイクロダイアリシス法とは先端が透析膜でできたプローブを組織に直接挿入し，微小領域を連続的に透析する方法である。その透析液中の物質濃度を測定することにより，プローブを挿入した組織での物質の放出変化を調べることができる。我々の実験では肝臓透析液中のグルコース濃度を測定し，それを肝臓からのグルコース放出の指標とした。前脛骨筋に針電極を刺入し，電気刺激（10 mA，20 Hz，10.

(2) 662. 理学療法学第 42 巻第 8 号. 分間）した結果，肝グルコース放出は増加した。同刺激により，. れている。これらの効果には，脳内のドーパミンやセロトニン. 血糖値も肝グルコース放出変化とほぼ平行した変化を示した。. を介するものであることが，尿中のドーパミンやセロトニン濃. 肝グルコース放出増加は前脛骨筋を支配する体性神経切断後，. 度の変化から推測されていたが，実際に脳内でそれらが触刺激. 消失した。また，副交感神経系をムスカリン受容体遮断薬（ア. によって変化しているとする直接証明はなかった。. トロピン）を用いて遮断した後，前脛骨筋を刺激すると，肝グ. 快感の発生には，中脳辺縁系ドーパミン神経系がかかわるこ. ルコース放出反応は増大した。一方，交感神経系を α 受容体遮. とがよく知られており，なかでも側坐核でのドーパミンが中心. 断薬（フェントラミン）と β 受容体遮断薬（プロプラノロール）. 的な役割を果たす 5）。そこで筆者らは，ラットの側坐核にマイ. を用いて遮断した後，前脛骨筋を刺激すると，肝グルコース放. クロダイアリシスプローブを挿入し，その透析液中のドーパミ. 出の増加反応は消失した。. ン濃度の変化を指標にして，触刺激の影響を検討した。皮膚に. これらの結果より，骨格筋への刺激は体性感覚神経を求心. 触刺激を加えると，麻酔下と意識下のラットどちらにおいて. 路，交感神経を遠心路として肝臓からのグルコース放出を促す. も，側坐核ドーパミン放出は増加した。この増加に刺激皮膚部. ことが明らかとなった。また，骨格筋刺激は同時に副交感神経. 位差はなく，背部，前肢，後肢への刺激，いずれの場合も側坐. 系も賦活し，交感神経系を介した過剰な肝グルコース放出増加. 核ドーパミン放出は増加した。. を抑制すると考えられた。運動時には骨格筋の収縮が体性感覚. さらに放出の増加した側坐核のドーパミンが快情動の発生に. 神経を刺激し，反射性に動脈圧を高めることにより，活動筋の. かかわっているかについても検討した 6）。ラットでは，快情動. 血流維持に役立つことが知られているが，本研究結果は，運動. 時に 50 kHz の超音波を発声することが知られており，触刺激. 時のグルコース供給にも骨格筋収縮による反射機構がかかわる. によって 50 kHz 超音波発声が起こることをまず確認した。次. ことを証明したものと考えられる。. いでその超音波発声に側坐核のドーパミンがかかわるかどうか. 一方，ストレプトゾトシン誘発性の糖尿病ラット（Ⅰ型糖尿. を，側坐核にドーパミン受容体遮断薬（ドーパミン 1 受容体遮. 病モデル）に対して，同じ骨格筋（前脛骨筋）電気刺激を加え. 断薬とドーパミン 2 受容体遮断薬の混合液）を持続投与して検. たところ，血糖値は変化しなかった. 3）. 。このラットにノルアド. 討した。その結果，触刺激時の超音波発声はドーパミン受容体. レナリンを静脈内投与しても血糖値は変化せず，交感神経の刺. 遮断薬を側坐核内に投与することによって有意に減少すること. 激効果が認められなかった。. が明らかになった。. 糖尿病患者に対しては，低強度の有酸素運動によりインス. 以上の結果より，触刺激によって側坐核のドーパミン放出は. リン感受性を高める治療が行われる。インスリン感受性の亢. 増加し，増加したドーパミンは快情動の発生にかかわることが. 進は，運動に伴い全身の骨格筋が収縮することにより，骨格. 明らかとなった。側坐核ドーパミン神経の起始核である中脳腹. 筋細胞内のシグナル伝達機構（AMPK 依存性機序）が変化す. 側被蓋野の刺激により動脈圧，腎血流，骨格筋血流などの自律. るために起こると考えられている。一方，局所の骨格筋刺激に. 機能が変化することも知られている。今後，中脳腹側被蓋野が. より，同様なインスリン感受性亢進が起こるかどうかは不明で. 刺激された結果おこる側坐核のドーパミン放出が各種自律機能. ある。そこで，ストレプトゾトシン誘発性の糖尿病ラットにお. に及ぼす影響を検討する必要がある。. いて，一側の前脛骨筋を局所刺激し，インスリン感受性に及ぼ. 以上，理学療法で用いる刺激を体性感覚刺激の一部と捉え，. す影響を検討した。その結果，前脛骨筋にあらかじめ電気刺激. 体性感覚刺激が自律機能に及ぼす反射性の影響と情動にかか. （10 mA，20 Hz，10 分間）を加えておいた群では，電気刺激. わる神経伝達に及ぼす影響について，筆者らの研究を紹介し. を加えていない群に比べて，同量のインスリンに対して，有意. た。各種理学療法は運動機能にとどまらず自律機能や情動に影. に大きな血糖低下を示した。この電気刺激効果は，前脛骨筋支. 響をもたらしうることを考慮する端緒に本講演がなれば幸いで . 配の体性神経切断により消失した。体性神経の切断後も，電気. ある。. 刺激によって筋収縮自体は起こるので，本実験で示したインスリン感受性の亢進は，体性感覚神経を介した神経性機構によるものであると考えられた。すなわち，インスリン感受性亢進に及ぼす運動の影響には，骨格筋収縮自体による機序の他，神経 3）性機序も存在することが本研究より明らかとなった。. 体性感覚刺激が情動とかかわる脳内神経伝達機能に及ぼす影響上述したように，自律機能は情動の影響を受ける。ここでは，触刺激が脳神経伝達機能に及ぼす影響について，筆者らの研究結果を紹介する 4）。触刺激によってリラックス感や快感が発生することは経験的にもよく知られており，臨床的にも，分娩時の不安の改善，がん患者における倦怠感や不安感の改善に効果のあることが示さ. 文献 1） Shimoju-Kobayashi R, Maruyama H, et al.: Responses of hepatic glucose output to electro-acupuncture stimulation of the hindlimb in anaesthetized rats. Auton Neurosci. 2004; 115: 7–14. 2）下重里江，黒澤美枝子：自律神経と血糖調節．Diabetes Frontier. 2006; 17: 171–181. 3） Higashimura Y, Shimoju R, et al.: Electro-acupuncture improves responsiveness to insulin via excitation of somatic afferent fibers in diabetic rats. Auton Neurosci. 2009; 150: 100–103. 4） Maruyama K, Shimoju R, et al.: Tactile skin stimulation increases dopamine release in the nucleus accumbens in rats. J Physiol Sci. 2012; 62: 259–266. 5）黒澤美枝子，下重里江，他：脳内報酬系中枢としての中脳腹側被蓋野．神経内科．2013; 2: 174–179. 6） Hori M, Shimoju R, et al.: Tickling increases dopamine release in the nucleus accumbens and 50 kHz ultrasonic vocalizations in adolescent rats. Neuroreport. 2013; 24: 241–245..

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