脳ミトコンドリア障害のPETによるinvivo評価法とトレーサーの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13557116
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 山本 清二 浜松医科大学, 光量子医学研究センター, 助教授 (60144094)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 間賀田 泰寛 浜松医科大学, 光量子医学研究センター, 教授 (20209399) ; 塚田 秀夫 浜松ホトニクス, 中央研究所, 主任部員 ; 難波 宏樹 浜松医科大学, 医学部, 教授 (60198405)
• Keywords: PET / ミトコンドリア / 神経細胞 / ^<11>C-Pyruvate

Research Abstract

A.目的
脳ミトコンドリア機能評価のためのPETトレーサーを作成し、その有効性を検討する。
B.具体的検討項目
1.^<11>C-Pyruvateのトレーサーとしての有効性を検証する。
2.Rhodeamine123を^<11>Cか^<18>Fでラベルし、トレーサーとしての可能性を検討する。
C.結果および成果
1.培養神経細胞での検討
前年度に確立したミトコンドリア機能障害を評価する我々の培養系モデルを用い、ラット海馬培養神経細胞にミトコンドリア呼吸阻害剤としてFCCP(10μM)を20分間投与し^<11>C-Pyruvate投与後の取り込みの変化をイメージングプレートで読み取り検討した。蛍光色素によるミトコンドリア機能では同時間内にミトコンドリア膜電位の障害を検出でき、^<11>C-Pyruvateでは取り込みの低下として検出できた。同様の系で^<18>F-Fluorodeoxyglucose(FDG)を投与し検討すると、嫌気性解糖が亢進していると考えられた。以上より^<11>C-Pyruvateにより培養神経細胞のミトコンドリア障害が検出が可能であると考えられた。
2.動物モデルでの検討
成人ラットの脳線条体にミトコンドリア毒である3-nitropropionic acidを定位脳手術的に微量注入し病巣を作成、1週間後に^<11>C-Pyruvateをラットの尾静脈に注射し脳ミトコンドリア機能を評価した。トレーサー静注後3分までは脳血流に依存してトレーサーのactivityが増加しその後プラトーになった。病巣部では投与後10〜20分で^<11>C-Pyruvateの集積が低下しており、動物モデルでも培養細胞系と同様の結果が得られin vivoでミトコンドリア障害を検出できると考えられた。
3.Rhodamine123トレーサーとしての可能性
脳血液関門の通過性がないことよりin vivoトレーサーとしては不適当と思われた。
D.まとめ
^<11>C-Pyruvateをトレーサーとして静注後10〜20分でPET scanを行うことによりin vivoでのミトコンドリア機能評価の可能性が示唆された。