神経細胞のエネルギー代謝における星状神経膠細胞の寄与

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14770296
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 伊藤 義彰 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (90265786)
• Keywords: ニューロン / アストロサイト / 解糖系 / TCAサイクル / 乳酸トランスポータ / デオキシグルコース法 / ラット / 培養細胞

Research Abstract

1)乳酸トランスポータを阻害するとニューロンでのグルコース利用率が増加する(in vitroおよびin vivo研究)(J Cereb Blood Flow Metab 2003;23(S1):19)。培養ニューロンに乳酸のトランスポータを阻害するα-cyano-4-hydroxycinnamate(4CIN)を投与したところ、細胞外液中の乳酸の利用が低下し、グルコース代謝が増加した。次に、乳酸トランスポータMCT2を阻害する4CINと、MCT1およびMCT2をともに阻害するquercetinをラットに投与し、安静時の脳グルコース摂取率を測定した。4CINにより脳グルコース摂取率は5から14%増加したが、quercetinでは有意な増加は認められなかった。quercetinはニューロンおよびアストロサイトの乳酸トランスポータをともに抑制するため、アストロサイトでは乳酸分泌の抑制が同細胞でのグルコース摂取率の減少となり、ニューロンでのグルコース利用率増加と相殺されるためと考えられた。
2)培養細胞でのエネルギー基質の測定(Proc Natl Acad Scui USA 2003;100:4879-4884)。ニューロンのエネルギー基質としてグルコース、乳酸があり、相互の存在下での各基質の利用率を測定した。また、同様な基質の利用率を培養アストログリアについて測定し、生体内でのニューロンとグリアのエネルギー基質供給、利用についての共生関係を評価した。
3)2-deoxyglucoseのanalogueである蛍光色素2-NBDGによりin vivoの脳でニューロンのグルコース取り込みを証明した(J Cereb Blood Flow Metab投稿中)ニューロンがグルコースを直接取り込むことは、証明されていない。大部分が乳酸のかたちで取り込まれると主張するものもいる。これまで[^<14>C]deoxyglucoseは、空間解像力が低いため細胞レベルでのglucose uptake局在を捉えることができなかった。そこでわれわれは蛍光色素を用い糖代謝を細胞レベルで評価するとともに、免疫組織学的に糖代謝の高い細胞(海馬の錐体細胞,小脳のプルキニエ細胞)を同定した。

Research Products

• [Publications] Itoh Y, Esaki T, Shimoji K et al.: "Dichloroacetate effects on glucose and lactate oxidation by neurons and astroglia in vitro and on glucose utilization by brain in vivo."Proc Natl Acad Sci USA. 100. 4879-4884 (2003)
• [Publications] Itoh Y, Esaki T, Shimoji K et al.: "Effects of lactate transport inhibitors on cerebral glucose metabolism."J Cereb Blood Flow Metab. 23(S1). 19 (2003)