様々な動物種において、飢餓状態では痛覚応答よりも摂食行動を優先することが知られています。このことから、動物体内の栄養状態をモニターし、末梢での痛覚応答を調節する神経機構が存在すると考えられます。しかし、哺乳動物においてはその神経回路の複雑さ故に、栄養状態に応じて痛覚応答を制御する神経系の実体を捉えることは困難でした。本研究では、哺乳動物と比べて単純な神経回路を持つショウジョウバエを用いて、中枢を介して末梢痛覚を調節するニューロン群を探索し、それを起点として栄養依存的な痛覚制御機構の解明を目指しました。

　個体が侵害刺激から逃避する行動（痛覚応答）は、種々の刺激を感知する侵害受容ニューロンにより引き起こされます。そこで研究グループは、ハエ幼虫の脳内において、中枢から侵害受容ニューロンの近傍へと突起を伸ばす、特徴的な形態を示すニューロン群に着目しました。続いて、それぞれの神経活動を遺伝学的に阻害した上で、幼虫の痛覚応答性を調べました。その結果、過去に解析されたことのない6個の痛覚抑制ニューロン群を見出すことに成功し、SDGsと名付けました。脳組織を詳しく解析したところ、SDGsはGABAを放出し、侵害受容ニューロンのシナプス前終末へと抑制シグナルを伝えることにより、痛覚応答に「ブレーキ」をかけていました。

　こうして発見された痛覚抑制ニューロン群SDGsは、どのような局面で働くのでしょうか？研究グループは、「糖を摂食すると痛みが和らぐ」という哺乳動物での現象をヒントに、栄養と痛覚との関係に目を向けました。まず、一時的な空腹状態においた幼虫に対して、栄養価のある糖を摂食させると痛覚応答が弱まることから、ハエにおいても栄養状態に応じた痛覚調節が存在することが確認されました。このとき、糖の摂食により放出されたインスリン様ペプチドが、SDGsのインスリン受容体に直接作用することにより、その神経活動が亢進していました。一方、SDGsの神経活動を人為的に抑制した幼虫では糖摂食による痛覚抑制が見られないことから、この現象にSDGsの働きが必要であると言えます。次に、糖代謝に関わるインスリン経路に着目し、SDGsにおけるインスリン受容体の働きを人為的に操作したところ、糖摂食後のSDGsの神経活動や幼虫の痛覚応答が変化しました。これらの結果から、糖の摂食により分泌されるインスリン様ペプチドがSDGsに直接作用し、痛覚応答の低下につながるというモデルが示唆されました。

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