高周波テラヘルツ刺激がマウスの前帯状皮質のピラミッド神経細胞活動を抑制することで神経障害性疼痛を緩和する

Core Concepts

高周波テラヘルツ刺激は、前帯状皮質のピラミッド神経細胞の活動を抑制することで、神経障害性疼痛を緩和する。

Abstract

本研究では、神経障害性疼痛(NP)に対する新しい治療法として、高周波テラヘルツ刺激(HFTS)の効果を検討した。
まず、分子動力学シミュレーションにより、HFTS(約36 THz)がカリウムチャネル(Kv)の構造を変化させ、カリウムイオン透過性を増大させることを示した。これにより、皮質神経細胞の活動電位発生が抑制された。
次に、SNIマウスの前帯状皮質(ACC)からの in vitro パッチクランプ記録により、HFTS がKv電流を増大させ、ピラミッド細胞の発火頻度を低下させることを確認した。さらに、in vivo マルチチャンネル記録でも、HFTS がACCのピラミッド細胞とインターニューロンの活動を抑制することを示した。
最後に、行動実験では、SNIマウスにおいてHFTSが機械的アロディニアを有意に改善したことから、HFTS がNPの症状を緩和することが明らかになった。
以上の結果から、HFTS はKvチャネルを標的とすることで、ACCのピラミッド細胞活動を抑制し、NP症状を改善する新しい治療法となる可能性が示された。

Stats

SNIマウスにおいて、HFTS適用後のピラミッド細胞の平均発火頻度は有意に減少した。
SNIマウスにおいて、HFTS適用後の機械的痛覚過敏閾値は有意に上昇した。

Quotes

「高周波テラヘルツ刺激は、カリウムチャネルの構造変化を介して、前帯状皮質のピラミッド細胞活動を抑制し、神経障害性疼痛を緩和する」
「HFTS は、Kvチャネルを標的とすることで、新しい神経障害性疼痛の治療法となる可能性がある」

Key Insights Distilled From

High Frequency Terahertz Stimulation Alleviates Neuropathic Pain by Inhibiting the Pyramidal Neuron Activity in the Anterior Cingulate Cortex of mice

by Peng,W., Wan... at www.biorxiv.org 03-11-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.06.583763v1

Deeper Inquiries

HFTS以外の物理的刺激(例えば光刺激)は神経障害性疼痛に対してどのような効果を示すか

HFTS以外の物理的刺激、特に光刺激は神経障害性疼痛に対しても効果を示すことが知られています。光刺激は、光遺伝学として知られる手法を使用して神経活動を制御するために広く研究されています。特定の波長の光を特定の光感受性タンパク質によって神経細胞に導入し、その光刺激によって神経活動を調節することが可能です。例えば、光遺伝学的手法を使用して、特定の脳領域での神経活動を制御し、疼痛の症状を軽減することが示されています。光刺激は、特定の神経回路を活性化または抑制することで、疼痛の感覚を変化させることができます。

HFTS以外のカリウムチャネル調節薬は神経障害性疼痛に対してどのような効果を示すか

HFTS以外のカリウムチャネル調節薬は、神経障害性疼痛に対しても効果を示す可能性があります。カリウムチャネルは神経細胞の興奮性を調節する重要な役割を果たしており、特に神経障害性疼痛において重要な役割を果たしています。カリウムチャネル調節薬は、カリウムイオンの流入を増加させることで神経細胞の興奮性を抑制し、疼痛の感覚を軽減する可能性があります。これにより、カリウムチャネル調節薬は神経障害性疼痛の管理に有効な治療法として検討されています。

HFTS以外の脳領域(例えば脊髄後角)の神経活動変化が神経障害性疼痛に及ぼす影響はどのようなものか

HFTS以外の脳領域、例えば脊髄後角などの神経活動変化は神経障害性疼痛にも影響を与える可能性があります。脊髄後角は疼痛信号の伝達に重要な役割を果たしており、神経障害性疼痛においても異常な神経活動が観察されます。脊髄後角における神経活動の変化は、疼痛の感覚や強度に影響を与える可能性があります。そのため、脊髄後角などの脳領域における神経活動の変化を理解し、適切に調節することで神経障害性疼痛の症状を軽減することが期待されます。神経障害性疼痛の治療において、脳領域全体の神経活動を考慮することが重要です。