一酸化窒素によるカルシウム放出が誘導する神経細胞死の分子機構解析

• Project/Area Number: 13J00025
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 三上 義礼 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: カルシウム / 一酸化窒素 / リアノジン受容体 / S-ニトロシル化 / 神経細胞死 / 薬理学 / てんかん / NICR / イメージング

Outline of Annual Research Achievements

１型リアノジン受容体（RyR1）は、ガスメディエータのひとつである一酸化窒素 （NO）によってS-ニトロシル化修飾を受けて活性化し、小胞体から細胞質にカルシウムイオン（Ca2+）を放出する。この現象を「nitric oxide-induced calcium release（NICR）」という(Kakizawa et al., 2012)。S-ニトロシル化修飾を受けるシステイン残基は、マウスRyR1の3636番目に該当し、この部位をアラニンに置換したノックインマウスを用いて解析を進めた。本研究では、NICRと神経細胞死の関係を明らかにし、神経疾患の治療に向けて有効な戦略を見出すことを目的としている。本年度は、以下の成果を得た。
１．カイニン酸誘発てんかんモデルマウスを作製し、海馬CA3領域における神経変性を野生型マウスとノックインマウスの間で比較した。いずれのマウスでもてんかん発作は同様に起こるが、カイニン酸投与24時間後の海馬CA3領域の神経変性は、ノックインマウスにおいて有意に軽減していた。
２．NO放出ドナー化合物NOC7を初代培養神経細胞に作用させることによって誘導される神経細胞死が、RyR1阻害薬ダントロレンによって軽減した。
３．カイニン酸誘発てんかんモデルマウスにおいて、ダントロレン投与により、海馬における神経変性が軽減した。
以上の結果は、RyR1-Cys3636のS-ニトロシル化によるNICRとてんかんに伴う神経細胞死の関係を明らかにしたものである。さらに、RyR1がてんかん重積に伴う海馬硬化症の治療標的になりうることを示唆する。この成果を日本神経科学学会、日本薬理学会年会、日本生理学会大会にて発表した。これらの結果をまとめ、論文投稿中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chlorogenic acid, a polyphenol in coffee, protects neurons against glutamate neurotoxicity (2015)
  • Author(s): Mikami, Y. and Yamazawa, T.
  • Journal Title: Life Sciences Volume: 139 Pages: 69-73
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2015.08.005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Polysulfides are possible H_2S-derived signaling molecules in rat brain. (2013)
  • Author(s): Yuka Kimura, Yoshinori Mikami, Kimiko Osumi, Mamiko Tsugane, Junichiro Oka, Hideo Kimura
  • Journal Title: FASEB Journal Volume: 27 Issue: 6 Pages: 2451-2457
  • DOI: 10.1096/fj.12-226415
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 一酸化窒素誘導Ca2+放出：１型リアノジン受容体のS-ニトロシル化による神経細胞死 Nitric oxide-induced calcium release: S-nitrosylation of the type 1 ryanodine receptor and neuronal cell death (2016)
  • Author(s): 三上義礼、金丸和典、小田康弘、柿澤昌、柴田和輝、杉山弘樹、小山隆太、伊藤明博、村山尚、山澤徳志子、渡辺雅彦、池谷裕二、斉藤延人、櫻井隆、飯野正光
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市白石区）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] S-nitrosylation of the type 1 ryanodine receptor mediates neuronal cell death (2016)
  • Author(s): 三上義礼、金丸和典、小田康弘、柿澤昌、柴田和輝、杉山弘樹、小山隆太、伊藤明博、村山尚、山澤徳志子、渡辺雅彦、池谷裕二、斉藤延人、櫻井隆、飯野正光
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市西区）
  • Year and Date: 2016-03-09
• [Presentation] Alterations in neuronal mitochondrial functions in response to nitric oxide-induced Ca2+ release via type 1 ryanodine receptor (2016)
  • Author(s): 中畝拓哉、鈴木純二、三上義礼、金丸和典、飯野正光
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市西区）
  • Year and Date: 2016-03-09
• [Presentation] 1型リアノジン受容体の一酸化窒素による活性化と神経細胞死 (2015)
  • Author(s): 三上義礼、金丸和典、小田康弘、柿澤昌、柴田和輝、小山隆太、村山尚、山澤徳志子、池谷裕二、櫻井隆、飯野正光
  • Organizer: 平成27年度筋生理の集い
  • Place of Presentation: 東京慈恵会医科大学高木会館（東京都港区）
  • Year and Date: 2015-12-19
  • Invited
• [Presentation] 脳のTRPA1チャネルを活性化するシグナル分子としてのポリサルファイドとその生合成 (2015)
  • Author(s): 木村由佳、三上義礼、大隅貴美子、津金麻美子、岡淳一郎、豊福優希子、小池伸、渋谷典広、永原則之、小笠原裕樹、木村英雄
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市中央区港島中町）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] S-nitrosylation of the type 1 ryanodine receptor induces neuronal cell death (2015)
  • Author(s): 三上 義礼、金丸 和典、小田 康弘、柿澤 昌、柴田 和輝、杉山 弘樹、小山 隆太、伊藤 明博、山澤 徳志子、渡辺 雅彦、池谷 裕二、斉藤 延人、飯野 正光
  • Organizer: 第38回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-30
• [Presentation] S-nitrosylation of the type 1 ryanodine receptor induces neuronal cell death (2015)
  • Author(s): 三上義礼、金丸和典、小田康弘、柿澤昌、柴田和輝、杉山弘樹、小山隆太、伊藤明博、山澤徳志子、渡辺雅彦、池谷裕二、斉藤延人、飯野正光
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市中央区港島中町）
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] Polysulfides derived from H2S, are possible signaling molecules that activate TRPA1 channels in rat brain (2015)
  • Author(s): 木村由佳、三上義礼、大隅貴美子、津金麻美子、岡淳一郎、木村英雄
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市中央区港島中町）
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] ポリフェノールの神経保護作用：Coffee polyphenol chlorogenic acid protects neurons against glutamate neurotoxicity (2015)
  • Author(s): 山澤 徳志子、三上 義礼
  • Organizer: 第120回 日本解剖学会総会・全国学術集会・第92回 日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-23
• [Presentation] S-ニトロシル化を介した1型リアノジン受容体活性化による一酸化窒素誘導神経細胞死 (2015)
  • Author(s): 三上 義礼、金丸 和典、小田 康弘、柿澤 昌、杉山 弘樹、柴田 和輝、小山 隆太、伊藤 明博、山澤 徳志子、渡辺 雅彦、池谷 裕二、斉藤 延人、飯野 正光
  • Organizer: 第88回 日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Presentation] 活性型の硫化水素であるポリサルファイドは、ラット脳でTRPA1チャネルを活性化する (2015)
  • Author(s): 木村 由佳、三上 義礼、大隅 貴美子、津金 麻美子、岡 淳一郎、木村 英雄
  • Organizer: 第88回 日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Presentation] 硫化水素とポリサルファイドの生理機能 (2014)
  • Author(s): 木村 英雄、渋谷 典広、三上 義礼、木村 由佳、小笠原 裕樹、永原 則之、岡 淳一郎、小池 伸
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] 硫化水素由来のポリサルファイドは、ラット脳でTRPA1を活性化するシグナル分子として働く (2014)
  • Author(s): 木村 由佳、三上 義礼、大隅 貴美子、津金 麻美子、岡 淳一郎、木村 英雄
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-16
• [Presentation] NO-induced calcium release (NICR)と神経細胞死 (2014)
  • Author(s): 三上 義礼、金丸 和典、小田 康弘、杉山 弘樹、小山 隆太、伊藤 明博、柿澤 昌、山澤 徳志子、村山 尚、渡辺 雅彦、池谷 裕二、斉藤 延人、飯野 正光
  • Organizer: 生理学研究所研究会「新規シグナル伝達分子とその生理学的可塑性」
  • Place of Presentation: 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] The regulation of H2S production and its role in the retina (2014)
  • Author(s): 木村 英雄、三上 義礼、 渋谷 典広、木村 由佳、小笠原 裕樹、永原 則之、山田 雅弘
  • Organizer: 第37回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] H2S-derived polysulfides are potential signaling molecules that activate TRPA1 channels in rat brain (2014)
  • Author(s): 木村 由佳、三上 義礼、大隅 貴美子、津金 麻美子、岡 淳一郎、木村 英雄
  • Organizer: 第37回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] １型リアノジン受容体のS-ニトロシル化を介した神経細胞死の誘導 (2014)
  • Author(s): 三上 義礼、金丸 和典、小田 康弘、杉山 弘樹、小山 隆太、伊藤 明博、柿澤 昌、山澤 徳志子、村山 尚、渡辺 雅彦、斉藤 延人、飯野 正光
  • Organizer: 第130回 日本薬理学会関東部会
  • Place of Presentation: 星薬科大学百年記念館（東京都品川区）
  • Year and Date: 2014-07-05
• [Presentation] Induction ofneuronal cell death through S-nitrosylation of the type I ryanodine receptor (2014)
  • Author(s): 三上 義礼、金丸 和典、小田 康弘、伊藤 明博、柿澤 昌、山澤 徳志子、斉藤 延人、飯野 正光
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内萩ホール・仙台国際センター(宮城県仙台市)
• [Presentation] Polysulfides are potential HzS-derived signaling molecules that activate TRPA1 channels in rat brain (2014)
  • Author(s): 木村 由佳、三上 義礼、大隅 貴美子、津金 麻美子、岡 淳一郎、木村 英雄
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内萩ホール・仙台国際センター(宮城県仙台市)
• [Presentation] Hydrogen sulfide protects retina from light-induced degeneration (2014)
  • Author(s): 木村 英雄、三上 義礼、渋谷 典広、木村 由佳、永原 則之、山田 雅弘
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内萩ホール・仙台国際センター(宮城県仙台市)
• [Presentation] Regulation ofH_2S production by cystathionine r-lyase by calcium (2013)
  • Author(s): 木村 英雄、三上 義礼、渋谷 典広、小笠原 裕樹
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府京都市)
• [Presentation] Signaling mechanism of hydrogen sulfide in astrocytes (2013)
  • Author(s): 木村 由佳、三上 義礼、大隅 貴美子、津金 麻美子、岡 淳一郎、木村 英雄
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府京都市)
• [Presentation] Polysulfides are H_2S-derived signaling molecules in rat brain. (2013)
  • Author(s): 木村 由佳、三上 義礼、大隅 貴美子、津金 麻美子、岡 淳一郎、木村 英雄
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科 細胞分子薬理学教室
  • URL: http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室ホームページ
  • URL: http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室ホームページ
  • URL: http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp/index.html