アストロサイトのエネルギー代謝から見た虚血性神細胞障害の機序と治療応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11470149
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 福内 靖男 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (10051476)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 英孝 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (70245489) ; 柴田 護 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (60286466) ; 伊藤 義彰 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (90265786) ; 鈴木 重明 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (50276242) ; 傳法 倫久 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (50306700)
• Keywords: ニューロン / アストロサイト / 虚血 / グリコーゲン / グルコース / TCA回路 / MTT / Alamar Blue

Research Abstract

(1)細胞内redox stateはエネルギー産生の準備状態を示す。代表的なredox indicator色素である3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)還元反応の基質特異性(すなわちエネルギー産生の基質特異性)をラット培養type-1アストロサイト(以下A)とニューロン(以下N)において比較検討し報告した(Takahashi et al., Neurochemistry International40:441-448,2002)。グルコースによるMTT還元(タンパク量あたりで標準化補正)は、Aにおいて有意にNより高く、グルコースをエネルギー産生の基質として考えた際に、Aがより効率的に使用できる可能性が示された。またMTT還元は、ミトコンドリア機能に依存したredox stateの指標であるのみならず、細胞質における解糖系の寄与が大きいことが明らかとなった。これらは脳内のグルコース利用についてはAが優位であり、Nはむしろ解糖系末端の中間代謝物質(乳酸/ピルビン酸)をTCA回路において利用している可能性を示した。
(2)MTT還元反応が細胞内エネルギー代謝の一般的指標となるか否かの確認の為、さらに新奇蛍光redox indicatorであるAlamar Blueを用いて同様の検討をした(Abe et al., Soc Neurosci Abstr 526.7,2001)。Alamar BlueはMTT以上に鋭敏に細胞内redox stateを捉えることが可能となり、Aでは細胞内グリコーゲンの蓄積量が大きな影響を有することが判明した。すなわちグリコーゲンの有無によって、エネルギー産生の主体が、解糖系/TCA回路の間でダイナミックに変化することを突き止めた。この事はAのエネルギー産生能力の柔軟性を物語るものであり、虚血性のエネルギー代謝破綻時にもAが耐性を有することの側面を示すものと考えられた。虚血時(脳梗塞)のグリア細胞の耐性機構の解明と、神経細胞保護治療に寄与する知見と考えられた。

Research Products

• [Publications] 福内 靖男: "脳梗塞急性期の病態と治療"日内会誌(臨増). 90. 77-80 (2001)
• [Publications] Shinichi Takahashi, et al.: "Substrate-dependence of reduction of MTT, a tetrozolium dye differs in cultured astroglia and neurons"Neurochem Int.. 40(5). 441-448 (2002)
• [Publications] Takato Abe, et al.: "Substrate-preference for reduction of Alamar Blue, a novel redox indicator, by neurons and astroglia"Soc.Neurosci.Abstr.. 526-527 (2001)