ヒトSOD遺伝子導入マウスを用いた神経損傷におけるSOD保護効果の研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06454408
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉本 高志 東北大学, 医学部, 教授 (50091765)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 一郎 北海道大学, 医学部, 助手 (50250741) ; 木内 博之 北海道大学, 医学部附属病院, 助手 (30241623) ; 富永 悌二 北海道大学, 医学部附属病院, 助手 (00217548) ; 高橋 和彦 北海道大学, 薬学部, 助教授 (10113581)
• Keywords: スーパーオキサイド / トランスジェニック マウス / フリーラジカル / 脳虚血 / 頭部外傷 / 脳血管内皮細胞 / 熱ショック蛋白 / immediate early gene

Research Abstract

Superoxide(O2^-)の細胞障害機序解明のため、その消去酵素であるヒトSuperoxide dismutase(SOD)遺伝子導入マウス(Tg)とコントロールマウス(nTg)において中大脳動脈(MCA)閉塞による一過性脳虚血モデルと,15gの重りの自由落下による頭部外傷モデルにおいて,immediate early geneのc-fosと70kDa熱ショック蛋白(hsp70)のmRNAの発現について検討した.MCA閉塞後のc-fosとhsp70の発現についてまずラットを用いて検討した後,マウスにおいてMCA閉塞10分と60分の2虚血群において検討した.梗塞を形成しない10分虚血群ではTgにおいてc-fosとhsp70の発現時間の延長および発現領域の拡大が認められ,Tgが軽度の虚血に対してよりsus ceptabilityが高いことが示された.しかし,60分虚血群における梗塞巣,hsp70およびc-fosの発現領域は,Tgにおいて有意に縮小しており,明らかな保護効果が認められた.頭部外傷モデルにおいても,外傷後のc-fosとhsp70の発現はTgにおいてより縮小しており,また脳浮腫形成と血液脳関門の透過性亢進もTgで有意に抑制され、頭部外傷後の二次的障害におけるSODの保護効果が明かとなった。さらに、O2^-の血液脳関門におよぼす影響を検討するため、マウスの脳血管内皮細胞を膜上に一層に培養したモデルを作成し、細胞内にO2^-を発生するmenadionを添加した後の電気抵抗の変化を測定した。しかし,TgではnTgに比し有意に電気抵抗が減弱し,鉄キレート剤の前投与によりnTgと同様の値に復したことより,TgではSODの増加によりHaber-Weise反応を介しH2O2からhydroxy radicalの産生を惹起した可能性が示唆された。これらの結果はSODの保護効果を示すものの,O2^-やH2O2の代謝過程においてSODの増加がhydroxy radicalの産生を促し、細胞障害性に働く可能性も示唆され、SODが保護効果を発揮するためには、SODにより産生されたH2O2の消去系が十分に作動することが必須であると考えられた。

Research Products

• [Publications] Hiroyuki Kinouchi: "Induction of c-fos,junB,c-jun,and hsp 70 mRNA in cortex,thalamus,basal ganglia and hippocampus following middle cerebral artery occlusion" Journal of Cerebral Blood Flow and Metabdism. 14. 808-817 (1994)
• [Publications] Hiroyuki Kinouchi: "Induction of NGFI-A mRNA following middle cerebral artery occluslon in ratsi in situ hybridization study" Neuroscience Letters. 171. 163-166 (1994)
• [Publications] Hiroyuki Kinouchi: "MK801 inhibits the induction of immediate early genes in cerebral cortex,thalamus,and hippocampus,but not in substantia nigra following middle cerebral artery occlusion" Neuroscience Letters. 179. 111-114 (1994)
• [Publications] Hideyuki Kamii: "Prolonged Expression of hsp 70 mRNA following transient focal cerebral ischemia in transgenic mice overexpressing CuZn-Superoxide dismutase" Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 14. 478-486 (1994)
• [Publications] Hideyuki Kamii: "Expression of c-fos mRNA after a mild focal cerebral ischemia in SOD-1 transgenic mice" Brain Research. 662. 240-244 (1994)
• [Publications] Takeo Kondo: "Isolation and culture of Brain endothelial cells and establishment of in vitro blood brain barrier model" Cell Transplantation. 3. S35-S37 (1994)