博士（医学）田中博

学位論文題名
排尿反射路の調節機構に関する研究― 代謝 型 グル タ ミン 酸受 容体による 調節機構と下部尿路閉 塞ラット排尿反射求心路の可塑性変化一

学位論文内容の要旨
排 尿反 射は 膀胱の伸展刺激が中枢に伝 達され、脳幹部橋排尿中枢の 興奮が起こり、副交感神経 （骨盤神経 ） の 興 奮 を 介 す る 膀 胱 の 収 縮 と 体 性 神 経 の 抑 制 を 介 する 尿 道の 弛緩 を起 こす と 考え られ てい る 。
こ れら 下部 尿路支配神経の調節機構を 明らかにすることは、下部尿 路機能障害の新たな治療の 開発につなが る可 能性 がある。前立腺肥大症に代 表される下部尿路閉塞性疾患 では、尿意切迫感や頻尿な どを主症状と する 過活 動膀胱がしぱしば合併し、 この過活動膀胱の発生機序と して、排尿反射路の機能的 変化が関与す るこ とが 想定されている。排尿神経 機能の解明と下部尿路閉塞に 伴う過活動膀胱の発生機序 の解明を目的として、以下の2つの研究を行った。
研 究 1： ウ レ タ ン 麻 酔 ラ ッ 卜 に お け る 代 謝 型 グ ル タ ミ ン 酸 受 容 体 を 介 し た 排 尿 弭 節 機 構
骨 盤神 経を 介する膀胱伸展刺激の求心 性神経伝達と橋排尿中枢より 副交感神経核への遠心性神 経伝達の両者 にお いて 、腰仙髄に存在するイオン チャンネル型グルタミン酸受 容体が主要な役割を果たし ていることが 知ら れて い るが 、代 謝型 グ ルタ ミン 酸受 容体 (mGluR)が 排尿 反射 にど のよ う に関与するか は不明であった。そこで選択的mGluR作動薬であるtrロnsイ土）l‑aminol，3‑cyclopcnt
anedicarboxylicacid(trans−ACPD)
を腰 仙髄 レベ ルのクモ膜下に投与し、そ の効果を検討した。膀胱伸展 により誘発される膀胱の律 動性収縮
は、trロns．ACPD3．10Hgのクモ膜下投与により完全 に抑制され、その抑制時間 は容量依存性に延長した。
また 、膀 胱の 収縮に一致して起こる尿道 内圧の低下と排尿促進効果を 有する外尿道括約筋の高頻 度な収縮ー弛 緩運 動は fm恥・ ACPD（10肛 g）投 与に よ り消 失し た。 さ らに 橋排 尿中 枢の 電 気刺激による 膀胱の収縮圧もヶロns．ACPD（lO肛g）投与により著明に低下 した。以上の結果より代謝 型グルタミン酸受容体は排尿反 射に 対し 抑制性調節を行っているも のと考えられた。また、その 作用点は少なくとも橘排尿 中枢から腰仙髄への遠心路にあることが示唆された。
研究n：下部尿路閉塞に伴う遇活動膀胱の発生メカニズムに関する研究′（1）ラット下部尿路閉塞モデルの確立
近 位部 尿道 の周囲にポ1」工チレンチュ ーブを巻き尿道の部分的閉 塞を作製、6週後に膀胱内圧 測定を行った 。こ の処 置により急性尿閉による死 亡例もなく、また均一な下部 尿路閉塞が作製可能であっ た。閉塞一 94―

ラ ットでは 偽手術 ラット と比較 し、膀 胱容量 の増加 と排尿 圧の上昇がみられた。閉塞ラットでは、ヒトの排尿筋過活動に相当すると考えられる排尿を伴わない排尿筋収縮(
pre‑micturitioncontraction）の出現が認め られた。 膀lpiC重量の有意な増加も認められた。これらの結果から、本研究で使用した尿道部分閉塞ラッ〆 が 下 部 尿 路 閉 塞 に 伴 う 特 徴 的 な組 織 学 的、 機 能 的変 化 を 有し て い るこ と が 確 認さ れ た 。
(2） 下部 尿 路 閉 塞ラ ッ ト で の過 活 動 膀 胱発 生 に お ける 膀 胱 求 心性 C‑fiberの 機 能 的亢進 に関す る検討
下 部尿路 閉塞に 合併する 過活動 膀胱の 発生に膀胱求心性C‑fiberの機能的亢進が関与しているとの報告があ る。本研 究では capsaicin (CAPS)あ るいは resiniferatoxin（ RTX)の前治療によりC‑fiberを脱感作した
ラ ットを用 いて下 部尿路 閉塞を 作製し 、自然 排尿行 動の観 察と覚醒下膀晄内圧測定を行い、コントロールと 比 較 検討 し た 。 その 結 果 、 CAPS群 あるい はRTX群 とコント ロール 群との 間に自 然排尿 行動に おいて 明ら かな違い はみら れなか った。 覚醒下 膀胱内 圧測定 では、 コントロールと比較し、CAPS群では膀胱容量、排 尿量、排 尿閥値 圧の有 意な増 加を認 め、RTX群 におい ても統 計的有 意差は ないも のの同様の傾向であった。両群ともコントロールと比較し、最大排尿圧、排尿効率に差を認めず、またpre‑mic
turit
ioncontr．actionの頻度と振幅にも差がみられなかった。
(3)下 部 尿 路 閉 塞 ラ ッ ト に お け る NMDA型 グ ル タ ミ ン 酸 受 容 体 の 慢 性 阻 害 効 果 の 検 討
イ オン チャ ンネル 型グルタ ミン酸 受容体 の一型 である NMDA型受容 体は、 強い侵 害刺激 後に生 じる末 梢神 経から脊 髄への 入カの 亢進、 いわゆ る中枢 性感作 の形成 と維持に関与することが報告されている。本研
究 で は 閉塞 ラ ッ ト と偽 手 術 ラ ット そ れ ぞ れに NMDA型 受 容 体拮抗 剤であ るMK‑801ま たは生食 を反復 投与
し 、 各 群 の 覚醒 下 膀 胱 内圧 測 定 の 結果 を 比 較 検討 し た 。 NMDA型 受容 体 を 慢 性阻 害 す る ため 、 MK‑801
l.Omg/kgを 週 1回 筋 注 し た。 そ の 結果、 閉塞ラ ットで はMK‑801投与 により 膀胱容 量、排 尿量の 有意な 増
一加 を認めた が、閉 塞のな い偽手 術ラッ トには この作 用を認 めなかっ た。ま たMK―801は閉塞、非閉塞ラットの最大排尿圧、排尿効率には影響せず、閉塞ラットに認められるpre‑mictur
itioncontracti
onもMK‑801投与により変化を認めなかった。
結語
以 上の結 果より 、ラット の排尿 反射路 におい ては、 腰仙髄 レベルに存在する代謝型グルタミン酸受容体を 介した抑 制性調 節機構 が存在 するこ とが明らかとなった。膀胱求心性C‑fiberは下部尿路閉塞に伴う排尿筋 過活動の 発生に は関与 しない ことが 示唆さ れたが 、生理 的な排尿反射と無関係と考えられていた膀胱求心 性C・fiberが 下部尿路閉塞状態下では膀胱の圧や容量変化の情報伝達に関与していることが明らかになった 。 さ らに下 部尿路 閉塞後 の排尿 反射求 心路の 可塑的 変化に NMDA型受容 体が関 与して いるこ とが明ら かと なった。 これら の結果から、下部尿路閉塞などの病的状態では排尿反射を制御する機構に変化が起こり、こ れが過活 動膀胱 などの 病的状 態を引 き起こ すこと が示唆 された。今後の研究により排尿反射路の調節機構 をより詳 細に解 明して いくこ とは、 下部尿 路疾患 の新た な治療方法を探る上で重要な糸口をもたらすものと考えられる。

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学位論 文審査の要旨
主査 教授 野々村克也
副 査 教授 吉岡充弘
副 査 教授 渡辺雅彦

学 位 論 文 題 名

排尿反射 路の調節 機構に関する研究―代 謝 型グ ル タミ ン 酸受 容体による 調節機構と下部 尿路閉塞ラット排尿反射求心路の可塑性変化―

排 尿反射 は神経 伝達の 各段階 におい て複雑 な制御 を受け、 これらの制御機構は下部尿路機能を正常に維持す る上で 重要な 働きを してい る。排 尿反射の 調節機 構を明 らかにし、また病的状態における変化を解明する
こ とは、 様々な 疾患における下部尿路機能障害の病態究明や新たな治療方法の開発にっながる可能性がある。
ウ レタン 麻酔ラ ッ卜に おける 代謝型 グルタ ミン酸 受容体を 介した排尿調節機構の研究では選択的代謝型グル タミン 酸受容 体作動 薬を用 いて排 尿反射に 対する 効果を 検討した結果、腰仙髄に存在する代謝型グルタミン 酸受容 体は排 尿反射 に対し 抑制性 調節を行 ってい ること 、また、その作用点は少なくとも橋排尿中枢から腰 仙髄へ の遠心 路にあ ること が判明 した。下 部尿路 閉塞に 合併する膀胱機能の変化に排尿反射求心性路の機能 的亢進 が関与 してい るのか 検討し た実験で は、カ プサイ シンあるいはレジニフェラトキシンの前治療により C・ fiberを介 した膀 胱求心 路の末 梢性感作 の形成 を予防 したラ ットと NMDA型グル タミン 酸受容 体拮抗 剤の 反 復 投 与に よ り NMDA型 受 容体 を 介 し た中 枢 性 感 作の 形成を 予防し た条件 において 下部尿 路閉塞 ラットの 膀胱機 能を検 討した 。結果 、これ らの処置 により 膀胱容 量や排尿閾値圧の有意な増加を認め、閉塞ラッ卜に おいて は膀胱 求心路 の末梢 性及び 中枢性感 作が起 こるこ とが判明した。この結果は下部尿路閉塞に伴う過活 動 膀 胱の 発 生 に排 尿 反 射 求心 路 の 機能 的 亢 進が 関 与 して いる ことを 示唆する もので あった。
質 疑応答 では副 査の吉 岡充弘 教授か ら、等 容量性 膀胱収縮 が連続して起こる機序と下部尿路閉塞ラットにお ける膀 胱機能 の変化 に膀胱 求心性 線維のC一fiberとA6― fiberのど ちらが より強 く関与するのか質問があっ た。こ れらの 質問に 対し申 請者は 、膀胱内 容量を 等容量 とした状態で膀胱を生食で充満することにより橋排 尿中枢 を介す る排尿反射が繰り返し起こり、これにより周期的な膀胱収縮が起こる機序であること、また、
過 去 の 実 験の 報 告 か ら閉 塞 ラ ッ トに お い て はNGFの 分 泌が増 加する こと、NGFにより 神経線 維の興奮 性増強 が 起こる が、NGFに 対する 感受性 はC―fiberの方が 高いこ とから、 膀胱機 能の変 化には C‑fiberの機 能的亢 進がよ り強く 影響し ている ものと 考えられ ると回 答した 。
―96−，

次 いで副 査の渡 辺雅彦教 授から 、代謝 型グル タミン 酸受容 体による排尿反射路の抑制機構に関与するサブグ ループと 、それ に関連 して抑 制作用 のメカ ニズム が抑制 性シナプスの興奮を介したシナプス後性か、あるい はシナプ ス前性 に伝達 物質の 放出を 抑制し た結果 なのか に関する質問、また下部尿路閉塞ラットにおける排 廉 反 射に 対 し カ プサ イ シ ン 投与 と NMDA型 受 容 体拮 抗 剤投与 の両者 が同様 の影響 を与えた 機序に 関する質 問 が あっ た 。 申 請者 は 用 い た代 謝 型 グ ルタ ミ ン 酸 受容体 作動薬 がpostsynapticに存在 するGroupI受 容体 と presynapticに 存在 す る GroupII受 容体の 両者に 作用す るが、 作用強 度から GroupIIのサブ グルー プを 介したも のと考 えられ ること 、また 未発表 である が代謝 型グルタミン酸受容体拮抗剤を用いた実験では明ら かな作用 を認め なかっ たこと から、 非生理 的にグ ルタミ ン酸のシナプス間隙への放出が亢進した状況におい て のみこ の抑制 機構が 働くと 考えら れるこ とから 、この抑 制作用 はやは りpresynapticに 存在す るGroupII受 容体を 介した ものであ ること 、また この仮 説をよ り明ら かにするためにはサブグループ選択的薬剤を使用 し た 検討 が 必 要 であ る と 回 答し た 。 カ プサ イ シ ン 投与と NMDA型受 容体拮 抗剤投 与の両者 が下部 尿路機能 へ同様の 影響を 与えた 機序に 関して は、NGFな どの神 経栄養 因子が C―fiberの機 能亢進を起こし、一方、脊 髄 後 角神 経 に お ける NMDA型 グ ル タ ミン 酸 受 容 体の 発 現亢進 とりン 酸化に よる機 能増強に も関与 する可能 性があり 、これ ら末梢性及び中枢性の感作が神経栄養因子の過剰分泌に端を発した一連の現象と考えられ、
今 回 の 実 験 は こ の 一 連 の 機 序 を 異 な る 部 分 で 抑制 し た結 果 であ る と回 答 し た。
次 いで主 査の野 々村克也 教授か ら臨床 的下部 尿路閉 塞疾患 の治療に際し持続的なC−fiberの脱感作が望まれ るが、有 望な方 法とし てどの 様なも のが考 えられ るのか 質問があった。申請者は、現時点で臨床応用されて いるカプ サイシ ンある いはレ ジニフ ェラト キシン の膀胱 内注入による膀胱Cーfiberの脱感作誘導は一過性の 刺激症状 を起こ すこと 、有効 期間が 限られ ること から、 今後はこれらの薬剤が作用するバニロイド受容体の 拮抗剤が 内服薬 として 開発さ れると より副 作用の 少ない 状況でC→fiberの持続的脱感作が誘導可能となるで あろうと 回答し た。
こ の論文 は、排 尿反射の 調節機 構に関 する新 たな知 見を示 すものとして高く評価され、下部尿路機能異常に 基 づ く 疾 患 に 対 す る 新 た な 治 療 方 法 の 開 発 へと 発 展す る こと が 期待 さ れ る。
審 査員一 同は、 これらの 成果を 高く評 価し、 申請者 が博士 （医学）の学位を受けるのに充分な資格を有する ものと判 断した 。

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