CFSラットモデルにおいてミクログリアの活性化が持続性疼痛を誘発する [鍼治療を考える]
慢性疲労症候群(CFS)や線維筋痛症候群 (FMS)では慢性的な異痛症や筋肉痛を伴う。一方、ラットにおける、慢性または連続ストレスローディング（Chronic or continuous stress-loading：CS)によって作成した、CFSモデルにおいても長期間の異痛症や筋肉痛が生じる。
著者らは以前、CS下のラットが足底表面に機械的異痛を呈し、前脛骨筋に機械的痛覚過敏を示すこと、また、ミクログリア活性化の阻害剤であるミノサイクリンによってCS誘発性機械的痛覚過敏および異痛症が著しく減弱することを実証している（1.）。
実験結果によると、神経活動亢進または傷害のマーカーである ATF3 の発現が、CS 開始後2日目に、腰椎後根神経節 (DRG) ニューロンで最初に観察された。ATF3 陽性ニューロンの 50% 以上が同時にリンパドレナージマーカー TrkC または VGluT1 を発現したのに対し、TrkA、TrkB、IB4、および CGRP の共発現率は 20%以下であった。
Fluoro-Gold(フルオロ・ゴールド)を用いた逆行性標識では、ATF3 陽性自己感応 DRG ニューロンが主にヒラメ筋に投射することを示していた。ミクログリアの第 5 CS 日には、背側後角の内側部分に実質的な蓄積が認められた。ミクログリアは、第6CS日の腹側角背部における運動ニューロンのサブセットを中心に蓄積した。ミクログリアに囲まれた運動ニューロンはATF3 陽性であり、主にヒラメ筋に突出していた。ヒラメ筋の筋電図活性は、対照群よりも CS 群で2〜3倍高かった。これらの結果は、慢性リンパドレナージの活性化が脊髄反射弓に沿ったニューロンの逐次活性化を誘発し、さらに、反射弓に沿ってミクログリアを活性化することを示唆している。足首関節固定によるリンパドレナージ抑制によって、脊髄内のミクログリアの蓄積、および疼痛を有意に抑制した。
疼痛期間の増加の理由は不明であるが、CS6日後のミクログリア蓄積および活性化の程度は、5日後に比べて背側および腹側角の両方ではるかに高いことから、疼痛の持続時間がミクログリア活性化の程度に関連していることを示唆している。
本研究において、CSラットの脊髄および後根神経節の特定領域におけるニューロンについて検討した結果、固有受容器の連続的かつ特異的な過剰活性化によって、末梢組織損傷や炎症を伴わずに、腰椎脊髄後角においてミクログリアの蓄積と活性化が誘発された。
このように、リンパドレナージ誘発ミクログリアの活性化は、CFS および FMS患者における異常な疼痛の発症において重要な役割を果たしている可能性が示された。
しかし、この実験はあくまでもCFSモデルとして想定されたものであり、ヒトの患者に適応できるかは疑問である。慢性疲労症候群(CFS)や線維筋痛症候群 (FMS)の原因は未だ不明であり、CSモデルラットのようなストレス負荷による病態をそのままCFSモデルとして扱うことには無理があると思われる。
一般的には、CSによっていくつかの臓器で遺伝子発現を誘発し、分子および細胞レベルで下垂体の劇的な変化を呈するすることが実証されている(2.3.)。CS に曝露されたラットは、α-メラノサイト刺激ホルモン (α-MSH) の分泌活性と、中間葉における melanotrophs の有意な活性化と前葉の somatotrophs を抑制し、血清中の成長ホルモンのレベルを有意に減少させる (4.)。最近の証拠では、CFSの患者において血液中のα-MSH の高いレベルが示唆されており、ラット CS モデルがCFS研究のために有用であり得るとされている。
CSモデルラットとは、8週齢のラットを、浅いレベルの水 (深さ1.5cm, 23 ±1℃) を有するケージに1 ~ 6 日間収容してストレス負荷に供したもの。フォン・フレイ試験および圧力疼痛試験によって疼痛行動を測定。ニューロンおよびミクログリアの活性化は、ATF3 および Iba1 に対する抗体で免疫組織化学的に評価。筋活動を評価するために筋電図を測定した。
ヒラメ筋は、以前にも紹介したように、脳における炎症の発症に関与するなど、鍼治療の対象としても興味深い存在である。
DRG の ATF3 陽性ニューロンは主に 固有受容器であり、その半数以上がヒラメ筋などの反重力筋を神経支配している。ミクログリア蓄積が観察された背内側領域は自己感応一次求心性線維が通過する領域と、ATF3に囲まれたミクログリア陽性運動ニューロンを含む領域で、その軸索はヒラメ筋に投射している。これらの知見から、脊髄の反射弓に沿って順次活性化が起こり、この回路の慢性的な活性化がミクログリアを活性化する可能性を示しており、慢性的な痛みを引き起こすことが推測できる。
下肢筋は姿勢の維持のために重要であり、水かご中のラットでは起立姿勢の持続時間が顕著に延長される。本研究において、ストレスローディング中のEMG記録にて、継続的に高いヒラメ筋活性が記録されてリンパドレナージの活性化が示唆された。これによって、L5 領域の多くの自己感応ニューロンが ATF3 を発現した理由を説明し得る。CS ラットの下肢筋や足底皮膚には炎症や神経損傷などの兆候は認められなかった。
足の筋肉の中でも、ヒラメ筋は筋紡錘の密度がより高いことが知られている。ラットでは、ヒラメ筋の筋紡錘の密度は腓腹筋または長母趾屈筋の6〜8倍高く、ヒトでは、腓腹筋の2倍と言われている。
機能的身体症候群（Functional somatic syndrome：FSS) は、重度の疲労、疼痛、睡眠障害、倦怠感、および認知機能不全などの複数の特発器質症状の存在によって特徴付けられる 。FSS には、慢性疲労症候群 (CFS)、線維筋痛症候群 (FMS)、過敏性腸症候群 (IBS) などの障害が含まれる。その病因は依然として不明瞭だが、これらの疾患は症状に関して顕著な重なりを示しており、何か共通する因子によって結びつけられ、鍼治療においても有効な手立てがあるような予感がする。
補足：
ATF3
転写因子Activating transcription factor 3 (ATF3)
ATF/CREB転写因子ファミリーに属する転写因子で、種々のストレスに迅速に応答し、多くの場合、転写抑制因子として作用する。細胞増殖・分化あるいは細胞死のような、多彩な細胞機能調節に関与することが知られている。
α-MSH
α−メラノサイト刺激ホルモン (α− MSH) は、抗炎症剤として作用し、炎症性サイトカインの産生および活性を調節することを介してIL-2、腫瘍壊死因子 (TNF) −αおよび IL-6 の種々の細胞で発現される免疫システム。また、炎症に関連する一酸化窒素の生産を制御する。α− MSH は、TNF および他の炎症剤によって誘発される核因子Κ b (NF-Κ b) 依存的遺伝子転写および NF-Κ b 経路を阻害する。
出典文献
Hyperactivation of proprioceptors induces microglia-mediated long-lasting pain in a rat model of chronic fatigue syndrome
Masaya Yasui, Yuki Menjyo, Kyohei Tokizane, et al.,
Journal of Neuroinflammation201916:67 https://doi.org/10.1186/s12974-019-1456-x
二次引用文献
1.
Yasui M, Yoshimura T, Takeuchi S, Tokizane K, Tsuda M, Inoue K, et al. A chronic fatigue syndrome model demonstrates mechanical allodynia and muscular hyperalgesia via spinal microglial activation. Glia. 2014;62:1407–17.
2.
Konishi H, Ogawa T, Kawahara S, Matsumoto S, Kiyama H. Continuous stress-induced dopamine dysregulation augments PAP-I and PAP-II expression in melanotrophs of the pituitary gland. Biochem Biophys Res Commun. 2011;407:7–12.
3.
Tanaka M, Nakamura F, Mizokawa S, Matsumura A, Nozaki S, Watanabe Y. Establishment and assessment of a rat model of fatigue. Neurosci Lett. 2003;352:159–62.
4.
Ogawa T, Sei H, Konishi H, Shishioh-Ikejima N, Kiyama H. The absence of somatotroph proliferation during continuous stress is a result of the lack of extracellular signal-regulated kinase 1/2 activation. J Neuroendocrinol. 2012;24:1335–45.
References
著者らは以前、CS下のラットが足底表面に機械的異痛を呈し、前脛骨筋に機械的痛覚過敏を示すこと、また、ミクログリア活性化の阻害剤であるミノサイクリンによってCS誘発性機械的痛覚過敏および異痛症が著しく減弱することを実証している（1.）。
実験結果によると、神経活動亢進または傷害のマーカーである ATF3 の発現が、CS 開始後2日目に、腰椎後根神経節 (DRG) ニューロンで最初に観察された。ATF3 陽性ニューロンの 50% 以上が同時にリンパドレナージマーカー TrkC または VGluT1 を発現したのに対し、TrkA、TrkB、IB4、および CGRP の共発現率は 20%以下であった。
Fluoro-Gold(フルオロ・ゴールド)を用いた逆行性標識では、ATF3 陽性自己感応 DRG ニューロンが主にヒラメ筋に投射することを示していた。ミクログリアの第 5 CS 日には、背側後角の内側部分に実質的な蓄積が認められた。ミクログリアは、第6CS日の腹側角背部における運動ニューロンのサブセットを中心に蓄積した。ミクログリアに囲まれた運動ニューロンはATF3 陽性であり、主にヒラメ筋に突出していた。ヒラメ筋の筋電図活性は、対照群よりも CS 群で2〜3倍高かった。これらの結果は、慢性リンパドレナージの活性化が脊髄反射弓に沿ったニューロンの逐次活性化を誘発し、さらに、反射弓に沿ってミクログリアを活性化することを示唆している。足首関節固定によるリンパドレナージ抑制によって、脊髄内のミクログリアの蓄積、および疼痛を有意に抑制した。
疼痛期間の増加の理由は不明であるが、CS6日後のミクログリア蓄積および活性化の程度は、5日後に比べて背側および腹側角の両方ではるかに高いことから、疼痛の持続時間がミクログリア活性化の程度に関連していることを示唆している。
本研究において、CSラットの脊髄および後根神経節の特定領域におけるニューロンについて検討した結果、固有受容器の連続的かつ特異的な過剰活性化によって、末梢組織損傷や炎症を伴わずに、腰椎脊髄後角においてミクログリアの蓄積と活性化が誘発された。
このように、リンパドレナージ誘発ミクログリアの活性化は、CFS および FMS患者における異常な疼痛の発症において重要な役割を果たしている可能性が示された。
しかし、この実験はあくまでもCFSモデルとして想定されたものであり、ヒトの患者に適応できるかは疑問である。慢性疲労症候群(CFS)や線維筋痛症候群 (FMS)の原因は未だ不明であり、CSモデルラットのようなストレス負荷による病態をそのままCFSモデルとして扱うことには無理があると思われる。
一般的には、CSによっていくつかの臓器で遺伝子発現を誘発し、分子および細胞レベルで下垂体の劇的な変化を呈するすることが実証されている(2.3.)。CS に曝露されたラットは、α-メラノサイト刺激ホルモン (α-MSH) の分泌活性と、中間葉における melanotrophs の有意な活性化と前葉の somatotrophs を抑制し、血清中の成長ホルモンのレベルを有意に減少させる (4.)。最近の証拠では、CFSの患者において血液中のα-MSH の高いレベルが示唆されており、ラット CS モデルがCFS研究のために有用であり得るとされている。
CSモデルラットとは、8週齢のラットを、浅いレベルの水 (深さ1.5cm, 23 ±1℃) を有するケージに1 ~ 6 日間収容してストレス負荷に供したもの。フォン・フレイ試験および圧力疼痛試験によって疼痛行動を測定。ニューロンおよびミクログリアの活性化は、ATF3 および Iba1 に対する抗体で免疫組織化学的に評価。筋活動を評価するために筋電図を測定した。
ヒラメ筋は、以前にも紹介したように、脳における炎症の発症に関与するなど、鍼治療の対象としても興味深い存在である。
DRG の ATF3 陽性ニューロンは主に 固有受容器であり、その半数以上がヒラメ筋などの反重力筋を神経支配している。ミクログリア蓄積が観察された背内側領域は自己感応一次求心性線維が通過する領域と、ATF3に囲まれたミクログリア陽性運動ニューロンを含む領域で、その軸索はヒラメ筋に投射している。これらの知見から、脊髄の反射弓に沿って順次活性化が起こり、この回路の慢性的な活性化がミクログリアを活性化する可能性を示しており、慢性的な痛みを引き起こすことが推測できる。
下肢筋は姿勢の維持のために重要であり、水かご中のラットでは起立姿勢の持続時間が顕著に延長される。本研究において、ストレスローディング中のEMG記録にて、継続的に高いヒラメ筋活性が記録されてリンパドレナージの活性化が示唆された。これによって、L5 領域の多くの自己感応ニューロンが ATF3 を発現した理由を説明し得る。CS ラットの下肢筋や足底皮膚には炎症や神経損傷などの兆候は認められなかった。
足の筋肉の中でも、ヒラメ筋は筋紡錘の密度がより高いことが知られている。ラットでは、ヒラメ筋の筋紡錘の密度は腓腹筋または長母趾屈筋の6〜8倍高く、ヒトでは、腓腹筋の2倍と言われている。
機能的身体症候群（Functional somatic syndrome：FSS) は、重度の疲労、疼痛、睡眠障害、倦怠感、および認知機能不全などの複数の特発器質症状の存在によって特徴付けられる 。FSS には、慢性疲労症候群 (CFS)、線維筋痛症候群 (FMS)、過敏性腸症候群 (IBS) などの障害が含まれる。その病因は依然として不明瞭だが、これらの疾患は症状に関して顕著な重なりを示しており、何か共通する因子によって結びつけられ、鍼治療においても有効な手立てがあるような予感がする。
補足：
ATF3
転写因子Activating transcription factor 3 (ATF3)
ATF/CREB転写因子ファミリーに属する転写因子で、種々のストレスに迅速に応答し、多くの場合、転写抑制因子として作用する。細胞増殖・分化あるいは細胞死のような、多彩な細胞機能調節に関与することが知られている。
α-MSH
α−メラノサイト刺激ホルモン (α− MSH) は、抗炎症剤として作用し、炎症性サイトカインの産生および活性を調節することを介してIL-2、腫瘍壊死因子 (TNF) −αおよび IL-6 の種々の細胞で発現される免疫システム。また、炎症に関連する一酸化窒素の生産を制御する。α− MSH は、TNF および他の炎症剤によって誘発される核因子Κ b (NF-Κ b) 依存的遺伝子転写および NF-Κ b 経路を阻害する。
出典文献
Hyperactivation of proprioceptors induces microglia-mediated long-lasting pain in a rat model of chronic fatigue syndrome
Masaya Yasui, Yuki Menjyo, Kyohei Tokizane, et al.,
Journal of Neuroinflammation201916:67 https://doi.org/10.1186/s12974-019-1456-x
二次引用文献
1.
Yasui M, Yoshimura T, Takeuchi S, Tokizane K, Tsuda M, Inoue K, et al. A chronic fatigue syndrome model demonstrates mechanical allodynia and muscular hyperalgesia via spinal microglial activation. Glia. 2014;62:1407–17.
2.
Konishi H, Ogawa T, Kawahara S, Matsumoto S, Kiyama H. Continuous stress-induced dopamine dysregulation augments PAP-I and PAP-II expression in melanotrophs of the pituitary gland. Biochem Biophys Res Commun. 2011;407:7–12.
3.
Tanaka M, Nakamura F, Mizokawa S, Matsumura A, Nozaki S, Watanabe Y. Establishment and assessment of a rat model of fatigue. Neurosci Lett. 2003;352:159–62.
4.
Ogawa T, Sei H, Konishi H, Shishioh-Ikejima N, Kiyama H. The absence of somatotroph proliferation during continuous stress is a result of the lack of extracellular signal-regulated kinase 1/2 activation. J Neuroendocrinol. 2012;24:1335–45.
References
2019-04-04 10:48
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