bHLH過剰発現トランスジェニックマウスの気分障害疾患モデル動物としての検討

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13557079
• Research Institution: St Marianna University School of Medicine
• Principal Investigator: 長田 賢一 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 講師 (20233504)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 宏晃 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 教授 (90181685) ; 朝倉 幹雄 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 助教授 (70103504)
• Keywords: bHLH / 気分安定薬 / リチウム / GAP-43 / 転写因子 / Math / E-box / eEF2

Research Abstract

気分安定薬(リチウム、カルバマゼピン)は双極性障害の気分を安定させる根本的治療である。従って気分安定薬の共通するメカニズムが双極性障害の基本的病態に関わっていると考えられる。我々は以前にリチウム長期投与後、ノルアドレナリン、セロトニンなどの神経伝達物質の分泌を調節しているGAP-43蛋白量が増加し、リン酸化も亢進していたことを報告した。また、カルバマゼピン投与後、カルシニューリンが減少しGAP-43の脱リン酸化が抑制され、相対的にGAP-43のリン酸化が増加することを報告した。従って気分安定薬の作用機序としてGAP-43のリン酸化が重要であると考えた。
そこで、GAP-43の発現を調節していうる転写因子の同定をゲルシフトアッセイにて行った結果、bHLH(helix-loop-helix)転写調節因子であるMATH-2がGAP-43のプロモターのE-boxと結合しGAP-43の転写を調節していることが判明した。GAP-43発現変化をルシフェラーゼアッセイにて測定した結果、MATH-2転写因子は、他の転写因子と比較して、GAP-43発現を最も調節していた。実際にMATH-2遺伝子導入後、GAP-43蛋白レベルは約3倍増加していた。
また、リチウム5週投与後にMATH-2蛋白量は対照群の約4倍に有意に増加していた。リチウム長期投与後の免疫染色では、大脳皮質III層の外顆粒細胞層、海馬CA1〜CA3でMATH-2の増加が著明であった。特に海馬では対照群は、核内均一にMATH-2が染色されるのに対して、リチウム投与群では核小体、核膜にMATH-2の局在が変化していた。
MATH-2をαCaM Kinase II promoterとcis-TRE promoterを用いトランスジェニックマウスを作成した。cis-TRE Promoterを用いた方は、さらにテトラサイクリン投与によりMATH-2遺伝子の発現を調節できるトランスジェニックマウスを現在作成中である。αCaM Kinase II promoterの方は現在行動解析中である。
最後にリチウム長期投与後の大脳皮質を用い、プロテオミクス的解析を行った。Pro-Q Diamond phosphoprotein gel destatiningを用い染色する方法でリン酸化された策白質のみを検出し、Ion-trap型ESI-MSによる質量分析を施行し蛋白質を同定した。リチウム5週間投与後、リン酸化eEF2(elongation factor 2)が二次元電気泳動にて増加を認めた。イムノブロット法では、eEF2蛋白量ほ変化していなかったが、リン酸化eEF2抗体での検出ではリチウム5週間投与後増加していた。従ってリボゾームでRNAからペプチドに翻訳される時に関与する蛋白質であるeEF2のリン酸化のみが亢進していると考えられた。

Research Products

• [Publications] 長田 賢一: "リチウム長期投与後変化する転写因子の解析"精神薬療研究年報. 36. 1-8 (2004)
• [Publications] H.Hasegawa: "Chronic carbamazepine treatment increases myristoylated alanine-rich C kinase substrate phosphorylation in the rat cerebral cortex via down-regulation of calcineurin Aα"Brain research. 994. 19-26 (2003)
• [Publications] 長田 賢一: "リチウムにより変化するMATH-2転写因子の検討"日本神経精神薬理学雑誌. 23. 262 (2003)
• [Publications] 田中大輔: "慢性変動ストレス後のラット青斑核のチロシン水酸化酵素とCRHニューロンシステムの関連性"日本神経精神薬理学雑誌. 23. 255 (2003)