遺伝子導入ラットの作製と虚血性神経細胞死の分子生物学的解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11170263
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
• Principal Investigator: 星川 裕 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (80280626)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内野 博之 東京医科大学, 麻酔科, 助手 (60266476) ; 大森 信彦 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (80311421) ; 芝崎 太 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (90300954) ; 上田 正次 雪印乳業YS研究所, 所長
• Keywords: カルシニューリン / 神経細胞死 / 免疫抑制剤 / アポトーシス / イムノフィリン / リン酸化 / 虚血 / Bcl-2

Research Abstract

これまでに、我々は脳虚血に伴う脳神経細胞障害、特に遅発性神経細胞死のメカニズムの解明を進めてきた。この中で、高血糖状態における虚血性脳障害に体温の変動、神経栄養因子の動態などの因子が関与し、しかも免疫抑制剤であるサイクロポリンA(CsA)がこの細胞死を劇的に抑制することを見い出した。近年、ミトコンドリア内膜の透過性亢進(Mitochondrial Permeability Transition : MPTとする)に伴うミトコンドリア機能不全が遅発性神経細胞死の中心的な役割を演じていることが推測されている。しかしながら、これまでの報告では脳虚血にともなう遅発性神経細胞死が1)calcineurin活性化によって誘発されるものなのか、あるいは2)MPTによって誘発されるものなのかについては今だ議論が続いている。そこで、今回、雄性Wister rat前脳虚血モデル(2VO_+低血圧)を用い、虚血後1,6,12,24時間に沿って脳凍結切片作成と海馬CA1,CA3,DGを取り出し、免疫染色とcalcineurin活性測定を実施した。この結果、これまでの報告とは異なりカルシニューリン活性は虚血再還流後1時間で約4倍に達し、6時間後軽度の低下を示したものの12時間後24時間後と上昇を続け、24時間後は虚血前に比べ約6倍の活性上昇が認められた。一方、CsA、FK506投与群はカルシニューリン活性はほぼ完全に抑制されていた。遅発性神経細胞死の経時的な形成をMRIによって解析し、病理組織学的な解析と併せて評価を行い、脳障害を三次元構築して比較した。CsA投与群は遅発性神経細胞死がほぼ完全に抑制されていたにも関わらず、FK506投与群では約45-50%の抑制しかみとめられなかった。免疫染色においては虚血24時間後にCAI特異的なBadの脱リン酸化とチトクロームCの細胞質への流出、およびそれに伴うCAI特異的な細胞死が認められた。これらの結果を総合すると、カルシニューリンを含む情報伝達系は遅発性神経細胞死に必須であるが十分ではなく、CsAの別のターゲットであるミトコンドリアのcyclophilinDやその他のcyclophilinが大きく関与していることが推測された。虚血性神経細胞死におけるCsAの抑制効果がほぼ100%に近いことを考えると、カルシニューリンおよびimmunophilinを含む情報伝達系の解析は虚血性神経細胞死を理解するうえ必須であるばかりではなく、今後治療への応用をも進めて行く必要がある。

Research Products

• [Publications] Mori, A., Higashi, H., Hoshikawa, Y., Imamura, M., Asaka, M., Hatakeyama, M.: "Granulocytic differentiation of myeloid progenitor cells by p130, the retinoblastoma tumor suppressor homologue"Oncogene. 18. 6209-6221 (1999)
• [Publications] Wang, H-G., Pathan, N., Ethel, I.M., Krajewski, S., Yamaguchi, Y., Shibasaki, F.,: "Ca^<2+>-induced apoptosis through calcineurin dephosporylation of BAD"Science. 284. 339-343 (1999)
• [Publications] Shimoyama, M., Hayashi, D., Takimoto, E., Zou, Y., Oka, T.Uozumi, H., et al.: "Calcineurin plays a critical role in pressure overloads-induced cardiac hypertrophy"Circulation. 100. 2449-2454 (1999)
• [Publications] Lemmer ER, Hall P de la M, Omori N, Omor M, Shephard EG, Gelderblom WCA, et al: "Histopathology and gene expression changes in rat liver during feeding of fumonisin B1, a carcinogenic mycotoxin produced by fusarium moniliforme"Carcinogenesis. 20. 817-824 (1999)
• [Publications] T.Yoshizawa, Y.Yamagishi, N.Koseki, J.Goto, H.Yoshida, F.Shibasaki, S.Shoji andI.Kanazawa: "Cell cycle arrest enhances the in vitro cellular toxicity of the truncated Machado-Joseph disease gene produdt with an expanded polyglutamine stretch"Human Molecular Genetics.. 9. 69-78, (2000)
• [Publications] Omori, N., Hoshikawa, Y., Uchino, H., Shibasaki, F.: "Nuclear Factor of Activated T Cells(NFAT)/Calcineurin Pathway in Microglia"Neurochemical Research. (in oress).
• [Publications] 下重美紀,芝崎 太: "カルニューリンを介するアポトーシス制御"実験医学 増刊 脳・神経科学の最先端. 17. 92-99 (1999)
• [Publications] 大森信彦、芝崎 太: "T細胞の活性化とNFATサブタイプ"臨床免疫 (科学評論社). 32. 525-531 (1999)
• [Publications] 大森信彦、芝崎 太: "カルシウムによる細胞死と生存の制御"Molecular Medicine(中山書店) 37(4). (in press).