β-アミロイドペプチド分解酵素欠損マウスを用いたアルツハイマー病動物モデルの作製

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13035055
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 岩田 修永 理化学研究所, 神経蛋白制御研究チーム, 副チームリーダー (70246213)
• Keywords: アルツハイマー病 / アミロイドβペプチド / ネプリライシン / ノックアウトマウス / アミロイド前駆体蛋白質 / トランスジェニックマウス / 動物モデル / 分解酵素

Research Abstract

β-アミロイドペプチド(Aβ)の蓄積はアルツハイマー病(AD)脳で進行的な神経細胞の変性を起こす引き金になる。しかし、ADの大半を占める孤発性ADにおいて、何故Aβが蓄積するのかは全く不明である。家族性ADと異なり、Aβ合成の上昇が普遍的な現象として認められないことから、老化に伴うAβ分解システムの低下が脳内Aβレベルを上昇させ、蓄積の原因となる可能性が考えられる。我々は、in vivoでAβの脳内分解過程を解析する実験と候補になる分解酵素の欠損マウスを用いた解析により、中性エンドペプチダーゼの一つであるネプリライシンがAβ分解過程の律速段階を担う主要酵素であることを明らかにした。ネプリライシン欠損マウスの脳では著しいAβ分解活性の低下と内在性Aβレベルの上昇が認められ、これにより分解系の低下もAβ蓄積を引き起こす要因になることが明確になった。さらに、ネプリライシンが神経細胞のプレシナプス部位に存在し、正常老齢マウスを用いた実験で加齢に伴って貫通線維束と苔状線維の終末部位である歯状回分子層および海馬CA3領域透明層で選択的に低下することを見いだした。このことは、海馬体神経回路の記憶形成にかかわる重要な部位で局所的にAβ濃度が上昇することを意味する。一方、ネプリライシン遺伝子を欠損する変異型アミロイド前駆体蛋白質トランスジェニックマウス脳では対照として用いたネプリライシン遺伝子野生型マウスに比較してAβ蓄積が加速することが判った。一方、ヒトの老人斑を構成するAβの主要分子種はアミノ末端側の2残基が切り落とされ3残基目のグルタミン酸が環化したAβ3pyroE-42である。既存のADモデル動物でこのAβ3pyroE-42を蓄積するものはないが、上述の掛け合わせ動物の脳ではAβ3pyroE-42の形成が促進することが明らかになった。現在、この掛け合わせ動物の詳細な病理学的解析を行なっている。

Research Products

• [Publications] Shirotani et al.: "Neprilysin degrades both amyloid beta peptides 1-40 and 1-42 most rapidly and efficiently among thiorphan-and phosphoramidon-sensitive endopeptidases"J. Biol. Chem.. 276(24). 21895-21901 (2001)
• [Publications] Iwata et al.: "Metabolic Regulation of Brain Aβ by neprilysin"Science. 292(5521). 1550-1552 (2001)
• [Publications] Fukami et al.: "Aβ-degrading endopeptidase, neprilysin, in mouse brain : Synaptic and axonal localization inversely correlating with Aβ pathology"Neurosci. Res.. 43(1). 39-56 (2001)
• [Publications] Takahashi et al.: "In Vivo Glioma Growth Requires Host-derived Matrix Metalloproteinase 2 for Maintenance of Angioarchitecture"Pharmacological. Res. 46(2). 155-163 (2002)
• [Publications] Iwata et al.: "Region-specific Reduction of Aβ-degrading Endopeptidase, Neprilysin, in Mouse Hippocampus upon Aging"J. Neurosci. Res.. 70(3). 493-500 (2002)
• [Publications] Tomioka et al.: "In Vivo Role of Caspases in Excitotoxic Neuronal Death : Generation and Analysis of Transgenic Mice Expressing Baculoviral Caspase Inhibitor, p35, in Postnatal Neurons"Mol. Brain Res.. 108(1-2). 18-32 (2002)
• [Publications] 岩田修永, 西道隆臣: "ネプリライシン"生体の科学. 52(2). 165 (2001)
• [Publications] 深見真二郎: "アルツハイマー病におけるプロテアーゼの関与と臨床応用"組織培養工学. 27(9). 334-337 (2001)
• [Publications] 岩田修永, 西道隆臣: "Alzheimer病"最新医学(9月増刊号). 56. 2204-2210 (2001)
• [Publications] 岩田修永, 西道隆臣: "アルツハイマー病研究の現状と展望-アミロイドβ蛋白質を中心に"実験医学. 19(17). 2259-2264 (2001)
• [Publications] 岩田修永: "アルツハイマー病の基礎と臨床、2.成因に関する分子生物学的アプローチ"Geriatric Med.. 40(9). 1302-1304 (2002)
• [Publications] Fukami et al.: "Therapeutic strategies of Alzheimer s disease through manipulation of Aβ metabolism : a focus on Aβ-degrading peptidase, neprilysin"Drug Develop. Res.. 56(2). 171-183 (2002)
• [Publications] 高木淑江: "アネプリライシン活性制御によるアルツハイマー病の予防と治療の可能性"生体の科学. 53(5). 461-465 (2002)
• [Publications] Saito et al.: "Alzheimers Disease, Neuropeptides, Neuropeptidase, and Amyloid-β Peptide Metabolism"SAGE KE(Science誌,on-line version). sageke. sciencemag. org/cgi/cont ent/full/sageke ; 2003/3/pe1. (2003)
• [Publications] 岩田修永: "β-アミロイドペプチドの脳内分解システムの解明"生化学. 75(2). 97-107 (2003)
• [Publications] Iwata N., Saido TC.: "Mapping the Progress of Alzheimer's and Parkinson's Disease. (Mizuno Y., Fisher A., and Haninr, I. eds.)"Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York. 565 (2002)
• [Publications] 高木淑江: "老化研究の最前線(石川冬木 編)"Springer-Verlag Tokyo. 164 (2002)
• [Publications] 岩田修永, 西道隆臣: "Annual Review 神経2003"中外医学社. 366 (2003)