痛覚過敏の機構をめぐって歩いた15年
ー熱痛覚過敏から機械痛覚過敏へー痛覚過敏の定義
痛覚過敏
異痛
アロディニア

損傷、炎症

正常

Modified from
Cervero & Laird, 1996

痛覚過敏が自発痛の基となっている可能性
機械痛覚過敏：腸管などの自発運動で侵害受容器が活動→痛み
熱痛覚過敏：皮膚温などで侵害受容器が活動→痛み熱痛覚過敏の時代ーPerlらのデータから出発
サル、皮膚ポリモーダル侵害受容器

最初の報告はBessou & Perl,
J.Neurophysiol. 1969
(ネコ、polymodal nociceptorの同定）

1回目

3回目

5回目

Kumazawa T, Perl ER. , J Neurophysiol 1977; 40: 1325-38

侵害受容器の同定とほぼ同時に熱感作の研究が始まった。感作の研究は、なぜ機械反応の感作からではなく、熱感作から始まったのだろうか？
おそらく、反応の再現性を見るため熱刺激を繰り返したところ、反応は再現せず、多くの場合反応が増強した、つまり再現性がないというところに再現性があったためであろう。

単一神経記録（例：ラット取り出し筋ー神経標本による）Chemical &Thermal
stimulation

MechanicalStimulation
Straingauge

PERFUSIONINPERFUSION
OUT

Recordingnerve activity

電極

Stimulus
command

0.1 mm

神経
Mechanical stimulation

内臓ポリモーダル受容器の熱反応の感作
Ａ．熱刺激の繰り返しによる感作

イヌ、in vivo

Kumazawa & Mizumura,
J.Physiol. 299; 233-345, 1980

B.強度熱刺激による感作
イヌ、in vitro

Mizumura K, Sato J, Kumazawa ,J Neurophysiol 1992; 68: 1209-15.

熱感作を起こす物質は何か

ATP
NGF
ATPNGFＡＴＰ

ブラジキニンが最も低濃度から熱反応の感作を起こす(イヌ、in vitro)Log [ C] M-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3
ブラジキニン （内臓）プロスタグランジンＥ2 （内臓）
ヒスタミン

（内臓）

ＡＴＰ（皮膚）Kumazawa T, Mizumura
K, Minagawa M, Tsujii Y.
J Neurophysiol 1991; 66:
1819-24.

炎症時の侵害受容器の反応性の変化

関節炎動物ではブラジキニンの感受性が増大している（ラット、皮膚ー神経標本，単一神経記録）（B2受容体を介する）

正常動物

関節炎動物

Ｂ．反応するＣ線維受容器の割合
BK-responsive C-fiber (%)

Ａ．反応パターン

100

関節炎動物

755025正常動物
0-9-8-7-6Log[BK] M

Banik RK, et al. J Neurophysiol
2001; 86: 2727-35.

アジュバント関節炎動物皮膚Ｃ線維受容器の熱に対する感作
炎症動物（Adj)

健常動物(Ctr)

40.7℃

Th36.4C
Th 44.9CP<0.05

4030
045℃

45℃

34℃

34℃

30 s

temperature (C)5035.2℃

１２４CtrAdj(n=30)(n=14)

30 s
Yajima et al. unpublishedブラジキニン反応増大におけるNGFの関不内因性の神経成長因子（NGF）がアジュバント炎症動物後根神経節細胞のブラジキニン感受性を増大させる

Kasai M, Mizumura K. Neurosci Lett 1999

ブラジキニンによる熱感作の機構

カプサイシン受容体（TRPV1）
Nature 389 23 Oct. 21997の表紙

A.TRPV1はcapsaicin,resinferatoxinに反応する

B. 熱にも反応する
D. TRPV1の構造

Modified from Caterina et al (1997)，Tominaga et al (1998)

C.小型後根神経節細胞に発現する

50 m

強制発現系を用いた実験
nA

transfection
Heat currents

TRPV1
cDNA

0

B2RcDNAHEK 293 cell-400

Patch clamp -800
recording

GFP
cDNA

heat
TRPV1

Bradykinin
PKCP

Ca++

DAG

B2R

304050temperatureブラジキニンにより、TRPV1の熱活性化閾値温度は低下する

Tt* p < 0.001 vs. CTR

base

Tt

response

Tt

Sugiura et al., J.Neurophysiol. 2002

プロテインキナーゼC阻害薬はブラジキニンによるTRPV1の熱活性化閾値温度低下を抑制する

pipette1M* p < 0.001 vs. CTR# p < 0.001 vs. BK

10nM

Sugiura et al., J.Neurophysiol. 2002

ブラジキニンによる痛み受容器の興奮と感作の機構 (仮説）
炎症組織

正常組織
Skin temp

TRPV1 B2R

SilentTRPV1 BK
B2R
BK
PKCεheat(>42℃)

Excitation

Skin temp (31℃)

heat(>42℃)

感作

痛覚過敏

BK

BK

BK

BK

興奮自発痛

ブラジキニンによる熱痛覚過敏はTRPV1
KOマウスでは生じなかった
49Cのhot plateにおける足なめ行動発現までの潜時

100 pmol BK
Latency (s)40**ns1000 pmol BK
4030302020

101000WTKO*WT

prepostKO**p<0.01, *p<0.05, ns; not significant by Wilcoxon single-ranks test

ブラジキニンによる興奮もTRPV１を介しているかブラジキニンによって誘発された疼痛行動(足なめ、足振り行動）はTRPV1 KOマウスでわずかにしか減弱していなかった
疼痛行動の発現頻度

疼痛行動の持続時間

10010WT

p<0.058time (s)mice (%)

80KO60406200101001000

BK(pmol/inj)*p<0.05 by c 2-test, ns; not significant by Student’s t-test

n.s.

KO4200WT

0101001000

BK(pmol/inj)
Katanosaka K et al. Neurosci Res 2008

TRPV1 ノックアウトマウスにおける皮膚C-線維受容器のブラジキニンによる興奮

Bradykinin (M)

Instantaneous
frequency (Hz)1000.010.1

1

10100

101
0.1

0.01

150

650

1150

1650

time

215060s

2650

Katanosaka K et al. Neurosci Res 2008

ブラジキニンによる痛み受容器の熱に対する反応の感作にはTRPV1が必須だが、興奮には役割は小さい
炎症組織

正常組織
Skin temp

TRPV1 B2R

heat(>42℃)

無反応

Skin temp (31℃)

TRPV1 BK

BKheat(>42℃)

興奮

B2R

PKCε

感作

痛覚過敏

BK
BK

BKBK
興奮自発痛

ブラジキニンをめぐった旅
炎症
NGF発現の増大
プロスタグランジン遊離

ブラジキニンの遊離

侵害受容器におけるブラジキニンB2受容体発現の増大

脱感作の減弱による増強(Kozaki et al,J.Neurochem. 2007)＊熱反応の感作侵害受容器＊ブラジキニン感受性の増大

機械痛覚過敏へ内臓ポリモーダル受容器の機械刺激に対する反応のブラジキニンによる増強 (イヌ、in vitro)

BK10-8M

B.

Mech. response (imp/s)
BK-induced disch. (imp.s)

Imp/s-9-8-7Log [BK] M
BK10-7M

Koda & Mizumura, J.Neurophysiol.2002

参考:熱反応の感作

内臓から筋へスイッチ(同時に実験動物をラット、マウスへ100％切り替えた）イヌ筋のポリモーダル受容器 (in vivo)
A-delta線維

C線維

Kumazawa & Mizumura, J.Physiol. 1977

遅発性筋痛DOMS(Delayed Onset Muscle Soreness)
現象＊丌慣れな運動後、24-48時間して出現し、1週間以内に回復＊伸張性収縮が起こしやすい＊自発痛はなく、収縮時痛や圧痛がある。
＊筋硬結、トリガーポイント様圧痛点の存在→
筋・筋膜性疼痛のモデルとして使われる機構についての仮説＊乳酸説＊微細筋損傷＊炎症説＊結合織の変化＊酸化ストレス説 ＊筋スパスム説＊筋酵素流出説

伸張性収縮 (LC)の負荷方法
コントロール(+)(-)

長指伸筋(EDL)

伸張総腓骨神経
坐骨神経◆ stimulus pulse：50 Hz（duration :1ms)◆ Contraction:Pause; 1 (s):3 (s)◆ Repetition; 500 times every 4 sec

伸張性収縮機械刺激に対する逃避閾値(筋痛覚閾値)の測定

逃避閾値()

グラム
重Randall-Selitto test
伸 ***## ***
###
張性収
縮*
##

運動負荷後日数

伸張のみ
伸張性収縮

T. Taguchi et al. J.Physiol
564 (1):259-268, 2005.

ControlImp./s

A

Mech.

BK

Heat
60 s

運動負荷後2日目

Imp./s

BATP

Mech.

ATP

BK
Taguchi et al., J.Neurophysiol.2005

Heat
60 s

LC(g)

Increase inDischarge Rate (Hz)

機械刺激に対する反応は運動負荷2日後の筋の細径線維受容器で増大していたTime (sec)

伸張性収縮負荷２日後の筋には、損傷像も炎症像も見られなかった。

運動負荷２日目

対照

Fujii et lal., Pain, 2008

筋細径線維受容器を感作する物は何か
再びブラジキニン、NGFの重要な、
しかしいままでとは異なる役割

抗炎症鎮痛薬が遅発性筋痛抑制に効果があるとの報告がある。そこで投不してみた。COX-1阻害薬は運動負荷前、負荷後2日後に投不してもいずれの時点でも無効であった。COX-2阻害薬は、運動負荷2日後に投不した場合には遅発性筋痛を減弱することはできなかったが、運動前に投不すると遅発性筋痛の発生を抑制した。
（未発表データのためデータを示さず）

B2拮抗薬HOE140を運動前に投与すると遅発性筋痛の発現が抑制された（B1拮抗薬はどの時点でも無効であった）
HOE140 0.1 mg/kg,sc LC

逃避反応閾値 (mN)

1200 HOE140 0.01 mg/kg,sc1000
800600saline

400** *** *******HOE140***0.1 mg/kg,sc*** P<0.001** P<0.01

2000-3-2-1

0123
運動負荷後日数4567

Murase et al., J.Neurosci. 2010

LC負荷した筋においてはNGF（mRNA,蛋白）の発現が増大していた
M

CTL

036 12(h) 1235(d) -Sample

**

*

*

ELISA

**

NGF (pg / mg protein)

NGF / GAPDH mRNA (a.u.)(ipsi)I C
CTL 0h3h6h 12h 1d2d3d5d

*(6)

(4)

(4)(6)(6)

Murase et al., J.Neurosci. 2010この時点で描いていた遅発性筋痛の発生機構
伸張性収縮
収縮

筋の伸張(アデノシン)
血管 (内皮細胞)

BK

B2receptor

COX2↑PGs↑

筋細胞?

NGFの筋における発現増大
筋細径線維受容器の機械反応のNGFによる感作
遅発性筋痛

運動後２日目の抗NGF抗体筋注は筋機械痛覚過敏を減弱した

逃避反応閾値（mN）

Anti-NGF antibody ( 30μg / 7μL, i.m. )or normal IgG

LC
Two-way repeated measure ANOVA
p<0.05(n=9)(n=8)(3h aft i.m.)

運動負荷後日数

Murase et al., J.Neurosci. 2010**Time after injection (min)120120Time after injection (min)

**60

*

**-20-100102030*

Response magnitude (%)

* *

60

Murase et al,J.Neurosci. 2010-20-100102030

Mechanical threshold (%)

NGFの筋注は筋侵害受容器の機械刺激に対する反応を増強した(取り出し標本による実験）

B2ブラジキニン受容体アンタゴニストHOE140は運動後の筋におけるNGF発現の増大を抑えた
B.
HOE140 0.1 mg/kg,scLC
1000
800
600
400

saline2000-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7Days after Lengthening Contraction (LC)

*

None
LC12h

** **
***
NGF
(pg / mg protein)

Withdrawal Threshold(mN)

1200

LC12h
NGF / GAPDH mRNA(a.u.)

A.

HOE

*None

HOE

Murase et al, J.Neurosci. 2010

しかし、予想に反してCOX-2阻害薬はNGF発現増大を抑制しなかった。
（データは未発表のため示さず）

描いていた遅発性筋痛の発生機構の修正
伸張性収縮
収縮

筋の伸張(アデノシン)
血管 (内皮細胞)

BK

B2receptor

COX2↑
PGs↑

筋細胞?

NGFの筋における発現増大
筋細径線維受容器の機械反応のNGFによる感作
遅発性筋痛

５月の連休頃の御在所岳

この中に遅発性筋痛発生を抑える妙案が示されています、はてなんでしょうか？

答えはロープウェイです
遅発性筋痛は下り坂を降りる時に多く行われる伸張性収縮によって起こりやすい伸張性収縮を避けるには山を下りるときに、ロープウェイを使うのが妙案！（ただし筋肉は強くならないかもしれませんよ）

長年に亘りお世話になりました。
心から御礼申し上げます。

まだこれからも旅（研究）を続けますので、よろしくお願いします。