遺伝子改変マウスによる脳血液関門における新しいガス分子依存性情報伝達系の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15500267
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 梶村 眞弓 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (10327497)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末松 誠 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (00206385)
• Keywords: carbon monoxide / nitric oxide / pial microcirculation / NO imaging / diaminofluorescein

Research Abstract

ガス状メディエータは生体内で生成される低分子で細胞膜を他の物質に比べて容易に通過して蛋白質や脂質・糖質・核酸などの他の生体構成成分と特異的に結合する分子群である。このような分子群のうち一酸化窒素(NO)や一酸化炭素(CO)のみならず、生体内でcysteineの分解にともなって生成される硫化水素(H_2S)が神経伝達や血管弛緩に関わる新しい分子として注目されている。本研究はCOやNOやH_2Sのガス分子が高レベルで存在する脳組織をモデルに、これら複数のガス分子が生物活性を発揮するメカニズム及び神経・血管系におけるガス分子の生成及び受容機構を包括的に解明することを目的とした。我々は、これまでにラット脳をモデルとした脳微小循環実験系においてCOが血管収縮性作動物質として作用するという証左を得た。つまり脳実質に高発現する構成型CO産生酵素であるheme oxygenase (HO)-2由来のCOを抑制すると細動脈の拡張が起こりCOを添加すると収縮が起こること見い出した。しかしながら、これらのガス分子が生体内で統合的にどのように生理活性調節を行っているかのメカニズムは未解決である。脳は自律神経支配に極めて乏しい組織でありneuromodulatorとして確立されつつあるCOやH_2Sのガス分子がアセチルコリン、コリン非依存性のvascular regulatorとして作用している可能性を探究することを目的とし、さらなる実験を進めつつある。
本年度は、ラット脳表微小循環においてのNO産生量をin vivoで視覚化するため、蛍光NO指示薬であるdiaminofluorescein diacetate (DAF-2DA)を用いたreal-timeでのNO-imaging実験系を構築した。その結果HO阻害剤であるzinc protoporphyrin IX(ZnPP)の脳表灌流により、脳表細動脈壁および細静脈壁におけるNO産生量の増加が観察された。このことから、定常状態のラット脳表微小循環では、恒常的に産生されるCOがNO合成酵素の活性を阻害している可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Kudo, A., Kajimura, M., Suematsu, M.: "Kupffer cells alter organic anion transport through multidrug resistance protein 2 in the post-cold ischemic rat liver"Hepatology. (In press). (2004)
• [Publications] Norimizu, S., Kajimura M., Suematsu, M.: "Carbon monoxide stimulates mrp2-dependent excretion of bilirubin-IXα into bile in the perfused rat liver."Antioxidants and Redox Signaling. 5. 449-456 (2003)
• [Publications] Schaefer, S., Kajimura, M., Suematsu, M.: "Aberrant utilization of nitric oxide and regulation of soluble guanylate cyclase in rat diabetic retinopathy."Antioxidants and Redox Signaling. 5. 457-565 (2003)
• [Publications] 梶村 眞弓, 津山 伸吾: "ガスバイオロジー ガス分子の受容・利用の生物学と病態"中山書店. 166-171 (2003)