ミクログリアを除去したアストログリアカルチャーにおける新知見と脳梗塞治療法の開発

• Project/Area Number: 16K19522
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neurology
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 飯泉 琢矢 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (10594559)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: アストログリア / ミクログリア / ロイシンメチルエステル / 活性酸素種 / 一酸化窒素 / 抗酸化作用 / ペントースリン酸経路 / 脳梗塞 / 神経内科学 / 神経分子病態学

Outline of Annual Research Achievements

ミクログリア除去システムを確立、利用し、培養アストログリアにおける新しい知見をもたらし、脳梗塞治療法の開発に繋げることを目標に研究を遂行した。
通常に作成される培養アストログリアには10%程度のミクログリアの混在が知られている。そこで、Pont-Lezica L et al., 2013を参考にAra-C投与と高濃度ロイシンメチルエステル(LME)(50~70mM)で短時間(60~90分)処理してミクログリアのみを特異的に除去し、また免疫染色などにより細胞数が1%未満に除去されていることを確認した。当研究室においてAra-C/LMEを利用したミクログリア除去システムを確立した。
ミクログリアを除去した培養アストログリアではリポポリサッカリド(LPS)誘導性活性酸素種(ROS)産生は観察されないが、グルタチオン阻害後ではLPS誘導性ROS産生が観察され、アストログリアはLPSに反応しROS産生をもたらすが高い除去活性能により細胞内で消去されることを明らかにした。LPS刺激によりミクログリアが混在する培養アストログリアで観察されたペントースリン酸経路(PPP)活性化について、ミクログリア除去後の培養アストログリアではLPS刺激によるPPP活性化が観察されないこととの比較などから、ミクログリア由来のLPS誘導性一酸化窒素(NO)がアストログリアのPPPをNrf2/Keap1システムを介して活性化している可能性を明らかにした。またNrf2活性化物質であるスルフォラファンを投与しアストログリアのNrf2を活性化することでミクログリア由来のLPS誘導性ROS/NO産生は消去されることを明らかにした。
上記のようにアストログリアの抗酸化作用を明らかにし、アストログリアは脳梗塞急性期においてanti-inflammatory作用を有し脳保護的に働く可能性があることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] A possible role of microglia-derived nitric oxide by lipopolysaccharide in activation of astroglial pentose-phosphate pathway via the Keap1/Nrf2 system (2016)
  • Author(s): Takuya Iizumi, Shinichi Takahashi, Kyoko Mashima, Kazushi Minami, Yoshikane Izawa, Takato Abe, Takako Hishiki, Makoto Suematsu, Mayumi Kajimura, Norihiro Suzuki
  • Journal Title: Journal of Neuroinflammation Volume: 13 Issue: 1 Pages: 99-99
  • DOI: 10.1186/s12974-016-0564-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Microglia-derived NO activates astroglial pentose-phosphate pathway through the Keap1/Nrf2 system (2016)
  • Author(s): 飯泉琢矢，高橋愼一，馬島恭子，伊澤良兼，安部貴人，鈴木則宏
  • Organizer: 第57回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2016-05-18
• [Presentation] ラット培養アストログリアにおけるミクログリア依存性、非依存性の酸化ストレス応答 (2016)
  • Author(s): 飯泉琢矢、高橋愼一、馬島恭子、伊澤良兼、安部貴人、鈴木則宏
  • Organizer: 第41回日本脳卒中学会総会
  • Place of Presentation: ロイトン札幌(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2016-04-14