間歇型一酸化炭素中毒の病態解明及び治療の究明

• Project/Area Number: 20K07971
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52030:Psychiatry-related
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 越智 紳一郎 愛媛大学, 医学系研究科, 講師 (40568911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西原 佑 愛媛大学, 医学部附属病院, 講師 (50568912) ; 朴 秀賢 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (60455665)
• Project Period (FY): 2022-11-15 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 間歇型一酸化炭素中毒 / 成体海馬神経細胞新生 / ミクログリア / アセチルコリン / 神経幹細胞 / 全RNA解析

Outline of Research at the Start

一酸化炭素(以下CO)中毒には急性中毒と、数週間の無症状後に認知機能低下などの症状をきたす間歇型CO中毒が存在するが、間歇型の発症機序は不明である。
本研究では、脳内の免疫や神経細胞新生などと関連するグリア細胞と呼ばれる細胞の一つであるミクログリアに着目し、CO曝露によるミクログリアの遺伝子の変化を網羅的に解析し、同時に末梢血での遺伝子発現変化も検討することでバイオマーカーの発見を目指す。加えて、認知症の治療に用いられるコリンエステラーゼ阻害薬投与による認知機能の改善効果及び遺伝子発現変化についても検討を行うことで、間歇型CO中毒の病態生理を解明し、新たな診断や治療に繋げることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

間歇型CO中毒は、発症者数が多く重篤な認知機能障害を呈するが、その発現機序は不明であり、治療法も確立されていない。病態解明と有効な診断・治療法開発に繋げるために、CO曝露がミクログリアおよび末梢血における遺伝子発現に及ぼす変化を網羅的に解析すること、これまでの我々の研究で示された間歇型CO中毒モデルラットにおけるニコチン性アセチルコリン受容体の発現低下を基に、ニコチン性アセチルコリン受容体のアップレギュレーション作用を有するガランタミンのCO曝露による認知機能障害への効果を検討すること、特に我々のこれまでの研究で示された成体海馬神経細胞新生における影響を検討することが、本研究の目的である。
6週齢の雄性Wisterラットをチャンバーに入れ、1000ppmで40分、3000ppmで20分、その後10000ppmでラットが意識消失するまで、COを曝露し間歇型CO中毒モデルを作成した。また、コントロール群として、同様にチャンバーに1時間入れておくAir群も作成した。
CO曝露ラットの認知機能変化を、受動回避試験による行動解析によって、群間比較評価し、
CO群で低下するラットが優位に多いことを確認した。3週間後、ラットの脳組織を単細胞懸濁液に分散し、ミクログリア特異的抗体を用い、マグネットソーティングを行い、ミクログリアを単離した。さらに、セルソーターによりミクログリアが単離できていることを確認した。単離したミクログリアを用いてAir群及びCO群のミクログリアの代謝能を調べた。
その結果、CO群はミクログリアの代謝能がAir群と比較して3週間後も低下していることを見出した。