遺伝子操作マウスを用いた生活習慣病と睡眠障害の発症進展機序の解明と創薬への応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13557016
• Research Institution: Osaka Bioscience Institute
• Principal Investigator: 江口 直美 財団法人大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 副部長 (10250086)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江口 豊 滋賀医科大学, 医学部, 講師 (00263054) ; 裏出 良博 財団法人大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 部長 (10201360) ; 黄 志力 財団法人大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 日本学術振興会外国人特別研究員 (10321704) ; 竹之下 真 滋賀医科大学, 医学部, 助教授 (00144486) ; 井上 晃男 獨協医科大学, 越谷病院, 循環器内科・講師 (20168454)
• Keywords: プロスタグランジンD合成酵素 / 遺伝子操作マウス / ヒト疾患モデル動物 / 睡眠障害 / 動脈硬化 / 糖尿病 / アレルギー / 肥満

Research Abstract

本研究課題は、生理活性脂質であるプロスタグランジン(PG)D_2とその代謝物の産生異常や機能異常による動脈硬化・糖尿病・肥満・アレルギーなどの生活習慣病の発症進展とそれらに伴う睡眠障害発生の分子機構の解明を目的としている。その手段として、中枢神経系・循環器に発現するリポカリン型PGD合成酵素(L-PGDS)と肥満細胞・抗原提示細胞に発現する造血器型PGD合成酵素(H-PGDS)の各遺伝子を欠損(KO)または過剰発現させたマウス、受容体KOマウス、ヒト、サルを用いて行っている。また、L-PGDSは各種産生細胞から脳脊髄液・血液・尿中へ分泌されるため、各動物に対する高感度ELISA法による定量系を確立した。本年度の主な研究成果を以下に示す。
1.内因性睡眠誘発物質PGD_2による睡眠誘発機構と睡眠障害:PGD_2受容体(DPRとCRTH2R)の一つであるDPRは、前脳基底部クモ膜細胞に限局していることを見い出した。DPR-KOマウスではPGD_2の脳室内投与による睡眠誘発を認めず、PGD_2誘発睡眠の内因性介在物質であるアデノシンの遊離も認められなかったことより、PGD_2は本DPRを介して睡眠を誘発すると考えられる。また、脳内PGD_2産生酵素であるL-PGDSのKOマウスは断眠処置後の不足した睡眠(脳の睡眠であるノンレム睡眠と体の睡眠であるレム睡眠)を補充するための過剰ノンレム睡眠が認められず、L-PGDSがノンレム睡眠ホメオスタシスに関与することを見い出した。本L-PGDS-KOマウスは熟眠障害モデル動物になる。
2.糖尿病とL-PGDS:ヒト2型糖尿病は重症度に伴い腎機能が低下するが、糖尿病性腎症の初期である尿中アルブミン排泄量の増加および血中クレアチニン濃度の上昇に先立ち、尿中L-PGDS濃度が有意に上昇することを見い出した。本L-PGDSは腎機能低下の早期発見マーカーになる。

Research Products

• [Publications] Taniike, M., et al.: "Perineuronal oligodendrocytes protect against neuronal apoptosis through the production of lipoocalin-type prostaglandin D synthase in a genetic demyelinating model"J.Neurosci.. (in press). (2002)
• [Publications] Eguchi, N., et al.: "Sleep in transgenic and gene-knockout mice for lipocalin-type prostaglandin D synthase"The 3rd International Conference on Oxygen and Life, Kyoto (Ed.Y.Ishimura), Elsevier Science, Amsterdam. (in press). (2002)
• [Publications] Hamano, K., et al.: "Blood sugar control reverses the increase in urinary excretion of prostaglandin D synthase in diabetic patients"Nephron. (in press). (2002)
• [Publications] Lazarus, M., et al.: "Immunohistochemical localizatiion of microsomal prostaglandin E synthase-1 and cyclooxygenases in male mouse reproductive organs"Endoclinology. (in press). (2002)
• [Publications] Lazarus, M., et al.: "Biochemical characterization of mouse microsomal prostaglandin E synthase-1 and its colocalization with cyclooxygenase-2 in peritoneal macrophages"Arch.Biochem.Biophys.. 397. 336-341 (2002)
• [Publications] Mizoguchi, A., et al.: "Dominant localization of prostaglandin D receptors on arachnoid trabecular cells in mouse basal forebrain and their involvement in the regulation of non-rapid eye movement sleep"Proc.Nail.Acad.Sci.USA. 98. 11674-11679 (2001)
• [Publications] Huang, Zhi-Li, et al.: "Arousal effect of orexin A depends on activation of the histaminergic system"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98. 9965-9970 (2001)
• [Publications] Hirawa, H., et al.: "Urinary prostaglandin D_2 synthase excretion increases in the early-stage of diabetes mellitus"Nephron. 87. 321-327 (2001)
• [Publications] Hiraoka, A., et al.: "Charge microheterogeneity of the beta-trace proteins (lipocalin-type prostaglandin D synthase) in the cerebrospinal fluid of patients with neurological disorders analyzed by capillary isoelectrofocusing"Electrophoresis. 22. 3433-3437 (2001)