| Project/Area Number |
22K11305
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
落石 知世 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30356729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清末 和之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 特定技術担当主幹 (50356903)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | アルツハイマー病 / アミロイドβタンパク質 / オリゴマー / トランスジェニックマウス / 習慣的運動 / 行動解析 / シナプス / ドーパミン受容体 |
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| Outline of Research at the Start |
アルツハイマー病(AD)において、発症初期の認知機能の低下はアミロイドβタンパク質（Aβ）オリゴマーによって引き起こされるシナプス機能障害よることが示唆されている。また、低下した認知機能は習慣的な運動により改善することが知られている。これには障害を受けたシナプス伝達効率の改善が必須である。我々はこれまで、神経細胞内にAβオリゴマーを蓄積しAD発症初期の病態を示すモデルマウスの解析から、運動によってドーパミンD4受容体(DRD4)の発現が顕著に変動することを見いたした。本研究ではAβオリゴマーによるAD発症初期のシナプス障害に対してDRD4が運動を介してどのような効果をもたらすのかを解析する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢者の認知機能が運動によって改善されることはよく知られているが、認知症患者においても同様の現象が認められており、習慣的な運動は認知症の新たな治療的介入の一環として注目を集めている。特にADの発症初期の軽度認知障害(MCI)の時期に運動を行うことは病気の進行を遅らせる、あるいは症状を改善させるために非常に有効である。ADにおけるシナプス機能の低下はアミロイドβタンパク質（Aβ）のオリゴマーによって引き起こされることが示唆されている。本研究ではAβにGFPを融合することによりAβオリゴマーのみを形成する、Aβ-GFP融合タンパク質を脳内に発現させたADモデルマウス(Aβ-GFPマウス)を使用した。このモデルマウスは、老人斑の形成・神経原繊維変化・脳萎縮は起こらないが、老化とともにタウのリン酸化が亢進し、海馬の長期増強（LTP）が抑制され、スパインの数が減少し、生後２か月齢で既に記憶障害を呈することから、MCIのモデルとしてAβオリゴマーに起因して起こる様々な神経活動の変化を捉えることが可能である。そこで細胞内Aβオリゴマーが引き起こす認知機能障害が習慣的な運動によってどのように変化するのかを、Aβ-GFPマウスに習慣的運動を負荷し、神経の伝達効率に関連するシナプス領域のタンパク質にターゲットを絞って解析する。本年度はこれまで本研究で得られた、Aβ-GFPマウスの海馬で運動によって発現が変化する遺伝子群の中からドーパミン受容体(DRD4)に注目し、その転写調節因子であるC/EBPαとAβオリゴマーとの相互作用について解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに得られていた結果から、Aβ-GFPマウスにおいて、回転かごによる運動群は非運動群と比較して、ドーパミンD4受容体(DRD4)の遺伝子の発現及び、DRD4タンパク質の発現が増加していることが明らかとなっていた。また、質量分析の結果、Aβ-GFPマウスの海馬において、AβオリゴマーはDRD4の転写調節因子と結合するC/EBPαと相互作用する可能性が明らかとなっていた。本年度は定量PCRを用いてHEK293T細胞でDRD4遺伝子のmRNAがAβオリゴマーによって減少すること、クロマチン免疫沈降法及(ChIP)び定量PCRを用いてC/EBPαがDRD4のプロモーター領域と結合すること、その結合をAβオリゴマーが促進することが明らかとなった。また、C/EBPαは核膜の内側に多く存在することを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度結果から、AβオリゴマーはC/EBPαがDRD4のプロモーター領域と結合することを促進するがDRD4のmRNAを減少させるという矛盾した結果が得られた。一方、C/EBPαが核膜直下に多く存在することから、AβオリゴマーとC/EBPαの結合がドーパミン受容体のヘテロクロマチン化に関与し、mRNAの発現を低下させている可能性がある。これを検証するため、ChIPを用いてその解析を行う。また、実際に回転カゴによる運動負荷の結果、脳内でC/EBPαとAβオリゴマーの相互作用が起こることを証明する。さらに、その相互作用が運動によってどのように引き起こされるかを詳細に解析し、アルツハイマー病におけるドーパミン受容体の発現と運動負荷による認知機能改善の関連を明らかにする。
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