脳内環境におけるガングリオシド糖鎖の分別的役割の解明

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 24111519
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大海 雄介 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (10584758)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ガングリオシド / グリア細胞 / 神経変性 / 炎症 / ミクロドメイン / アストロサイト / ミクログリア

Research Abstract

ガングリオシド欠損に伴うグリア細胞の異常活性化とグリア細胞の分別的役割を検討するために以下の検討を行った。
野生型（WT）及びガングリオシド欠損マウスの脳組織切片を用いて、ミクログリアの異常活性の検討を行った結果、ガングリオシド欠損マウスにおいて、ミクログリアの集積が認められ、さらにM1型マーカーのiNOS抗体で多くのミクログリアが染色された。これによりガングリオシド欠損マウスで集積する活性化ミクログリアは炎症を誘発するM1型という事が示唆された。
WT初代培養アストロサイトに発現するガングリオシドのprofileをflow cytometryにて検討した結果、初代培養アストロサイトではガングリオシドGM1, GD1a, GD1b, GT1bが高発現することが明らかになった。ガングリオシド欠損アストロサイトの炎症性サイトカインへの反応性を検討したところ、IL-6による刺激によって、TNF-αの発現が亢進し、さらに抗炎症因子であるSOCS3の発現低下が認められた。以上により、アストロサイトにおいてガングリオシドが炎症性サイトカインに対する反応およびそれらの発現を制御していることが示唆された。また、ガングリオシド欠損アストロサイトにおける細胞膜機能の異常を明らかにするため、［3H］グルタミン酸をWTまたはガングリオシド欠損アストロサイトに添加し、グルタミン酸の取り込み能を検討した結果、ガングリオシド欠損アストロサイトではグルタミン酸の取り込み能の低下が見られた。これはガングリオシドの欠損によるミクロドメイン上の構造変化がグルタミン酸トランスポーターであるEAAT1/2の局在変化を惹起し、グルタミン酸の取り込みを低下させたためと考えられた。さらに、ガングリオシドの欠損は、現在迄に判明していた小脳だけでなく脊髄などの他の部位でもグリア細胞の活性化と神経変性を惹起することが明らかになった。
上記結果の一部はJournal of Neuroinflammationに掲載された 。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ganglioside deficiellcy causes inflammation and neurodegeneration via the activation of complement system in the spinal cord. (2014)
  • Author(s): Yuhsuke Ohmi, Yuki Ohkawa, et al.
  • Journal Title: Journal of Neuroinflammation Volume: 61(印刷中) Issue: 1 Pages: 61-61
  • DOI: 10.1186/1742-2094-11-61
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neuronal Expression of GalNAc Transferase Is Sufficient to Prevent the Age-Related Neurodegenerative Phenotype of Complex Ganglioside-Deficient Mice (2014)
  • Author(s): Denggao Yao, Rhona McGonigal, Jennifer A. Barrie, Joanna Cappell, Madeleine E. Cunningham, Gavin R. Meehan, Simon N. Fewou, Julia M. Edgar, Edward Rowan, Yuhsuke Ohmi, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa, Peter J. Brophy, Hugh J. Willison
  • Journal Title: The journal of neuroscience Volume: 34 Issue: 3 Pages: 880-891
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3996-13.2014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Disialyl gangliosides enhance tumor phenotypes with differential modalities. (2012)
  • Author(s): Koichi Furukawa
  • Journal Title: Glycqconjugate journal Volume: 29 Issue: 8-9 Pages: 579-584
  • DOI: 10.1007/s10719-012-9423-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fine tuning of cell signals by glycosylation (2012)
  • Author(s): Furukawa K, Ohkawa Y, Yamauchi Y, Hamamura K, Ohmi Y, Furukawa K.
  • Journal Title: J Biochem. Volume: 151 Issue: 6 Pages: 573-578
  • DOI: 10.1093/jb/mvs043
  • NAID: 10031166098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Essential roles of gangliosides in the formation and maintenance of membrane microdomains in brain tissues. (2012)
  • Author(s): Yuhsuke Ohmi
  • Journal Title: Neurochemical Research Volume: 37 Issue: 6 Pages: 1185-1191
  • DOI: 10.1007/s11064-012-0764-7
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Roles of gangliosides in the regulation of lipid rafts. (2013)
  • Author(s): Yuhsuke Ohmi
  • Organizer: The 5th Nagoya Global Retreat
  • Place of Presentation: あいち健康プラザ（名古屋市）
  • Year and Date: 2013-02-01
• [Presentation] アストロサイトにおけるガングリオシド糖鎖の機能 (2013)
  • Author(s): 大海雄介、大川祐樹、姫シュウテイ、大平拡、田島織絵、古川圭子、古川鋼一
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜. パシフィコ横浜
• [Presentation] GM3 only マウスの中枢神経系で高度発現するPerilipin4 はミクログリアに発現しリソゾーム機能を亢進 させる (2012)
  • Author(s): 大川祐樹、大海雄介 他
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡（福岡市）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] ガングリオシド欠損に伴うグリア細胞の機能変異の解析 (2012)
  • Author(s): 大平拡、大海雄介 他
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点 第10回「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 静岡県立大学（静岡市）
• [Book] 神経疾患と糖鎖の関わり、Annual Review神経 2013 (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、大海雄介、大川祐樹、古川圭子、田島織絵
  • Total Pages: 287
  • Publisher: （株）中外医学
• [Book] The role of Glycosphingolipids in Lipid rafts: lessons from Knockout mice.In Lipid Rafts, Properties, Controversies and Roles in Signal Transduction. (2013)
  • Author(s): Koichi Furukawa, Yusuke Ohmi, Yuji Kondo, Yuki Ohkawa, Orie Tajima, Keiko Furukawa
  • Total Pages: 270
  • Publisher: Nova Science Publishers
• [Book] 神経疾患と糖鎖の関わり、糖鎖と神経疾患、Annual Review神経 2013 (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、大海雄介 他
  • Publisher: 中外医学
• [Book] 糖鎖修飾によるシグナル伝達の制御、実験医学増刊30（5）「シグナル伝達研究最前線2012」 (2012)
  • Author(s): 古川鋼一、大海雄介 他
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 別冊 新領域別症候群シリーズ20「先天代謝異常症候群」 (2012)
  • Author(s): 古川鋼一、大海雄介 他
  • Publisher: 日本臨床社