2016 Fiscal Year Research-status Report
膜輸送体OCTN1による神経細胞内制御機構解明と精神・神経疾患バイオマーカー探索
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16K08266
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
中道 範隆 金沢大学, 薬学系, 准教授 (10401895)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 脳・神経 / 脳神経疾患 / 神経科学 / 薬理学 / 輸送担体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は、カルニチン/有機カチオントランスポーターOCTN1が脳において機能的に発現しており、神経細胞の分化や成熟に関与することを明らかとし、OCTN1の良好な生体内基質ergothioneine（ERGO）が抗うつ作用を有する可能性を示した。本研究では、OCTN1を介したERGOの脳内分布がどのような作用機序で抗うつ効果を発揮するのかを、ERGOの神経分化やシナプス形成制御メカニズムの解析から明らかにする。さらに、ストレスによるOCTN1の腎尿細管上皮細胞における発現変動に着目し、ERGOがストレス性精神・神経疾患のバイオマーカーとなる可能性について検討を加える。先ず、OCTN1による神経分化促進の細胞内メカニズムについて検討したところ、OCTN1を介したERGOの細胞内への取り込みはmTORやTrkBシグナルの活性化を介して神経分化を促進することが示された。次に、OCTN1が神経成熟に及ぼす影響ついて検討したところ、OCTN1はERGOの細胞内への取り込みを介してシナプス形成を促進する可能性が示された。今後はOCTN1による神経分化促進に加えてシナプス形成促進の細胞内メカニズムについても解明し、培養細胞で明らかとなった細胞内メカニズムと同様のメカニズムでマウスにおいても神経分化及びシナプス形成が促進されるのかについて検討を加える。一方、ヒト腎尿細管上皮細胞株HK-2細胞へのストレスホルモンであるコルチゾール曝露により、OCTN1の機能的な発現が増加することが示された。今後はストレス負荷マウスにおいて、腎臓におけるOCTN1発現が増加し、血中ERGO濃度が増加することおよびERGOクリアランスが変動するのかについて検討を加える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、OCTN1を介したERGOの脳内分布がどのような作用機序で抗うつ効果を発揮するのかを、ERGOの神経分化や神経成熟制御メカニズムの解析から明らかにすることを目的として行っている。初年度は、培養細胞を使用してOCTN1による神経分化促進の細胞内メカニズムを明らかとし、神経成熟についてもOCTN1がERGOの細胞内への取り込みを介してシナプス形成を促進することを見出した。一方、本研究は、ストレスによるOCTN1の腎尿細管上皮細胞における発現変動に着目し、ERGOがストレス性精神・神経疾患のバイオマーカーとなる可能性を明らかにすることも目的としている。本年度は培養細胞を使用した検討により、腎尿細管上皮細胞がストレスホルモンに曝露されることにより、OCTN1の機能的な発現が増加することを見出した。いずれの目的においても、次年度以降に培養細胞で得られた知見がマウス個体でも見られるかの検討に着手する。以上はおおむね予定通りの進行であり、本研究計画の現在までの達成度は「おおむね順調に進展している。」と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
【シナプス形成促進の細胞内メカニズム解析】マウス胎児脳の酵素処理による細胞分散後、無血清培地中にて接着培養した細胞を神経細胞として使用する。mTOR, TrkB, Akt, PLCγ, ERK阻害剤存在下でERGOを添加し、ERGOによるシナプス形成促進が阻害されるかを検討する。阻害の見られた因子について、ERGO添加時にリン酸化されることを、リン酸化抗体を用いたWestern blot法により解析する。また、定量PCR法およびELISA法により、ERGO添加によって誘導される神経栄養因子を同定する。誘導された神経栄養因子についてsiRNAを作製し、ERGOによるシナプス形成促進に重要な因子を解析する。
【神経分化・シナプス形成促進のin vivo解析】ERGO含有餌を2週間摂取させたマウスから海馬を摘出し、リン酸化抗体を用いたWestern blot法によりmTORやTrkBシグナル関連分子の活性化について検討する。神経栄養因子の発現について、定量PCR法、Western blot法、ELISA法により解析する。また、凍結切片を作製し、MAP2とsynapsin Iを1次抗体とする免疫染色を行い、ERGO含有餌の摂取がシナプス形成に及ぼす影響について検討する。GFPマウスでも同様の検討を行い、スパイン構造をより詳細に観察する。
【うつ病患者の血中・血漿中ERGO濃度の測定】うつ病患者血中および血漿中ERGO濃度をLC/MS/MSによって定量する。また、ERGOは哺乳動物では生合成経路がないため、食事から摂取される。そのため、食事により血中・血漿中濃度が変動する可能性がある。そこでこの問題を解決するため、ERGOの代謝クリアランス変化がストレス性精神・神経疾患のバイオマーカーとなる可能性についても検討を加える。コルチゾールよりも優れた指標であることを実証するため、コルチゾールの測定も行う。
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[Journal Article] Localizatoin of xenobiotic transporter OCTN1/SLC22A4 in hepatic stellate cells and its protective role in liver fibrosis2016
Author(s)
Yaliang Tang, Yusuke Masuo, Yoshio Sakai, Tomohiko Wakayama, Tomoko Sugiura, Ryuichi Harada, Takuya Komura, Noritaka Nakamichi, Hirotaka Sekiguchi, Keita Sutoh, Koji Usumi, Shoichi Iseki, Shuichi Kaneko and Yukio Kato
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Journal Title
J Pharm Sci
Volume: 105
Pages: 1779-1789
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A mutation in SLC22A4 encoding an organic cation transporter expressed in the cochlea strial endothelium causes human recessive non-syndromic hearing loss DFNB602016
Author(s)
Mariem Ben Said, M’hamed Grati, Takahiro Ishimoto, Bing Zou, Imen Chakchouk, Qi Ma, Qi Yao, Bouthaina Hammami, Denise Yan, Rahul Mittal, Noritaka Nakamichi, Abdelmonem Ghorbel, Lingling Neng, Mustafa Tekin, Xiao Rui Shi, Yukio Kato, Saber Masmoudi, Zhongmin Lu, Mounira Hmani and Xuezhong Liu
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Journal Title
Hum Genet
Volume: 135
Pages: 513-524
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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