文献詳細
総説
文献概要
はじめに
痛覚は,身体に傷や何らかの障害が起きたことを生体に認識させる重要な感覚情報である。しかし,末期癌や糖尿病,帯状疱疹治癒後の慢性化した痛みは,患者のQOLを極度に低下させ,その原因疾患の治療に対しても悪影響を及ぼすことから,適切なペインコントロールが必要とされるが,既存の鎮痛薬である非ステロイド性抗炎症薬やモルヒネが奏効しないことが大きな問題となっている。このような慢性疼痛は,神経系の損傷や機能異常に起因している場合が多く,神経因性疼痛と呼ばれ,今現在も十分な疼痛緩和を得る治療法はなく,全世界で多くの患者が痛みに苦しんでいる。
末梢に加えられた痛みを含む感覚刺激は,末梢と脊髄を結ぶ一次求心性感覚神経の興奮を介して脊髄後角の神経細胞へ伝達され,さらに上位の視床や大脳皮質神経細胞へと連絡され,特定の感覚として認知される(Fig.1)。一次求心性神経と脊髄後角は,神経損傷によって多種多様な変化を劇的に起こす場であり,神経因性疼痛のメカニズムを紐解くうえで重要な鍵が隠されているとされている。従来,疼痛基礎研究のほとんどが神経細胞での変化に焦点をおいたものであったが,非神経細胞,すなわちグリア細胞に関する研究も神経損傷によって形態的に著しく変化することが知られていた。特に脊髄後角では,グリア細胞であるアストロサイトやミクログリアが神経損傷によって形態的に著しく変化する(後述)。しかし,それらの神経因性疼痛に対する因果性は長らく謎であった。筆者らは,細胞外ATPとその細胞膜受容体であるATP受容体のサブタイプであるP2X4受容体が,脊髄のミクログリアに発現し,神経因性疼痛に深く関与していることを明らかにした。このP2X4受容体の役割から,それまで疼痛メカニズムに入る余地もなかったミクログリア細胞が,神経因性疼痛における重要な細胞であることも明らかとなり,脊髄ミクログリアのP2X4受容体を中心とした,新しい神経因性疼痛の発症維持メカニズムが提唱されている。そこで本稿では,その新しい疼痛機序について,最近の知見を含めて概説する。
痛覚は,身体に傷や何らかの障害が起きたことを生体に認識させる重要な感覚情報である。しかし,末期癌や糖尿病,帯状疱疹治癒後の慢性化した痛みは,患者のQOLを極度に低下させ,その原因疾患の治療に対しても悪影響を及ぼすことから,適切なペインコントロールが必要とされるが,既存の鎮痛薬である非ステロイド性抗炎症薬やモルヒネが奏効しないことが大きな問題となっている。このような慢性疼痛は,神経系の損傷や機能異常に起因している場合が多く,神経因性疼痛と呼ばれ,今現在も十分な疼痛緩和を得る治療法はなく,全世界で多くの患者が痛みに苦しんでいる。
末梢に加えられた痛みを含む感覚刺激は,末梢と脊髄を結ぶ一次求心性感覚神経の興奮を介して脊髄後角の神経細胞へ伝達され,さらに上位の視床や大脳皮質神経細胞へと連絡され,特定の感覚として認知される(Fig.1)。一次求心性神経と脊髄後角は,神経損傷によって多種多様な変化を劇的に起こす場であり,神経因性疼痛のメカニズムを紐解くうえで重要な鍵が隠されているとされている。従来,疼痛基礎研究のほとんどが神経細胞での変化に焦点をおいたものであったが,非神経細胞,すなわちグリア細胞に関する研究も神経損傷によって形態的に著しく変化することが知られていた。特に脊髄後角では,グリア細胞であるアストロサイトやミクログリアが神経損傷によって形態的に著しく変化する(後述)。しかし,それらの神経因性疼痛に対する因果性は長らく謎であった。筆者らは,細胞外ATPとその細胞膜受容体であるATP受容体のサブタイプであるP2X4受容体が,脊髄のミクログリアに発現し,神経因性疼痛に深く関与していることを明らかにした。このP2X4受容体の役割から,それまで疼痛メカニズムに入る余地もなかったミクログリア細胞が,神経因性疼痛における重要な細胞であることも明らかとなり,脊髄ミクログリアのP2X4受容体を中心とした,新しい神経因性疼痛の発症維持メカニズムが提唱されている。そこで本稿では,その新しい疼痛機序について,最近の知見を含めて概説する。
参考文献
1) Abbracchio MP, Burnstock G, Boeynaems JM, Barnard EA, Boyer JL, et al: International Union of Pharmacology LVIII: update on the P2Y G protein-coupled nucleotide receptors: from molecular mechanisms and pathophysiology to therapy. Pharmacol Rev 58: 281-341, 2006
2) Burnstock G: Pathophysiology and therapeutic potential of purinergic signaling. Pharmacol Rev 58: 58-86, 2006
3) Tsuda M, Inoue K: P2X receptors in Sensory Neuron. In: The Nociceptive Membrane, Vol. 57 (Oh, U., Ed.) Academic Press, San Diego, 2006, pp277-310
4) Khakh BS, North RA: P2X receptors as cell-surface ATP sensors in health and disease. Nature 442: 527-532, 2006
receptors induced in spinal microglia gate tactile allodynia after nerve injury. Nature 424: 778-783, 2003
6) Davalos D, Grutzendler J, Yang G, Kim JV, Zuo Y, et al: ATP mediates rapid microglial response to local brain injury in vivo. Nat Neurosci 8: 752-758, 2005
7) Nimmerjahn A, Kirchhoff F, Helmchen F: Resting microglial cells are highly dynamic surveillants of brain parenchyma in vivo. Science 308: 1314-1318, 2005
8) Tsuda M, Inoue K, Salter MW: Neuropathic pain and spinal microglia: a big problem from molecules in "small" glia. Trends Neurosci 28: 101-7, 2005
9) Beggs S, Salter MW: Stereological and somatotopic analysis of the spinal microglial response to peripheral nerve injury. Brain Behav Immun 21: 624-633, 2006
10) Tanga FY, Nutile-McMenemy N, DeLeo JA: The CNS role of Toll-like receptor 4 in innate neuroimmunity and painful neuropathy. Proc Natl Acad Sci U S A 102: 5856-5861, 2005
11) Zhang J, De Koninck Y: Spatial and temporal relationship between monocyte chemoattractant protein-1 expression and spinal glial activation following peripheral nerve injury. J Neurochem 97: 772-783, 2006
12) Haynes SE, Hollopeter G, Yang G, Kurpius D, Dailey ME, et al: The P2Y (12) receptor regulates microglial activation by extracellular nucleotides. Nat Neurosci 9: 1512-1519, 2006
13) Honda S, Sasaki Y, Ohsawa K, Imai Y, Nakamura Y, et al: Extracellular ATP or ADP induce chemotaxis of cultured microglia through Gi/o-coupled P2Y receptors. J Neurosci 21: 1975-1982, 2001
14) Ohsawa K, Irino Y, Nakamura Y, Akazawa C, Inoue K, et al: Involvement of P2X 4 and P2Y 12 receptors in ATP-induced microglial chemotaxis. Glia 55: 604-616, 2007
15) Coull JA, Beggs S, Boudreau D, Boivin D, Tsuda M, et al: BDNF from microglia causes the shift in neuronal anion gradient underlying neuropathic pain. Nature 438: 1017-1021, 2005
16) Coull JA, Boudreau D, Bachand K, Prescott SA, Nault F, et al: Trans-synaptic shift in anion gradient in spinal lamina I neurons as a mechanism of neuropathic pain. Nature 424: 938-942, 2003
17) Inoue K: Microglial activation by purines and pyrimidines. Glia 40: 156-163, 2002
18) Pezet S, Malcangio M, Lever IJ, Perkinton MS, Thompson SW, et al: Noxious stimulation induces Trk receptor and downstream ERK phosphorylation in spinal dorsal horn. Mol Cell Neurosci 21: 684-695, 2002
19) Thompson SW, Bennett DL, Kerr BJ, Bradbury EJ, McMahon SB: Brain-derived neurotrophic factor is an endogenous modulator of nociceptive responses in the spinal cord. Proc Natl Acad Sci USA 96: 7714-7718, 1999
20) Yajima Y, Narita M, Usui A, Kaneko C, Miyatake M, et al: Direct evidence for the involvement of brain-derived neurotrophic factor in the development of a neuropathic pain-like state in mice. J Neurochem 93: 584-594, 2005
21) Trang T, Beggs S, Salter MW: Purinoceptors in microglia and neuropathic pain. Pflugers Arch 452: 645-652, 2006
22) Hynes RO: Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. Cell 110: 673-687, 2002
23) Nasu-Tada K, Koizumi S, Tsuda M, Kunifusa E, Inoue K: Possible involvement of increase in spinal fibronectin following peripheral nerve injury in upregulation of microglial P2X 4, a key molecule for mechanical allodynia. Glia 53: 769-775, 2006
24) Banati RB: Neuropathological imaging: in vivo detection of glial activation as a measure of disease and adaptive change in the brain. Br Med Bull 65: 121-131, 2003
25) Banati RB: Visualising microglial activation in vivo. Glia 40: 206-217, 2002
26) Marchand F, Perretti M, McMahon SB: Role of the immune system in chronic pain. Nat Rev Neurosci 6: 521-532, 2005
27) Watkins LR, Maier SF: GLIA: A novel drug discovery target for clinical pain. Nat Rev Drug Discov 2: 973-985, 2003
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