2017 Fiscal Year Research-status Report
胎生期の幹細胞ストレスによる生後の脳内リン脂質構成異常と発達障害発症機構の解明
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16K08441
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
宇田川 潤 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (10284027)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 智子 滋賀医科大学, 医学部, 特任助手 (00449852) [Withdrawn]
武井 史郎 浜松医科大学, 医学部, 特任助教 (60398576) [Withdrawn]
山崎 文義 浜松医科大学, 医学部, 特任助教 (80725755)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リン脂質 / 妊娠初期 / 低栄養 / 行動 / 葉酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究成果により、ラットの妊娠初期（胎生5.5日から10.5日）の低栄養による仔の行動異常の一部は、前頭前皮質でのリン脂質合成酵素遺伝子活性化により増加した18:0p-22:6ホスファチジルエタノールアミン（PE）により誘発されると考えられた。そこで、PEの親水性頭部が機能を発揮するのに主要な役割を果たすかどうか確かめるために、リポソームにPE（16:0-18:1）を組込みラットに投与して行動を観察したが、特に変化は認められなかった。したがって、本機能はPEに共通する性質では無く、特定の尾部構造を有するプラズマローゲンPEに特徴的であると考えられた。また、行動変化と密接に関連している活性化ミクログリア数も前頭前皮質で変化がないことを確認した。
一方、脳内リン脂質合成酵素遺伝子の発現変化には、胎児プログラミングによるエピゲノムの変化が関与している可能性がある。そこで、DNAやヒストンのメチル化に寄与する葉酸を妊娠期に投与し、仔の行動の改善作用について調べた。妊娠全期間中、標準の5倍量葉酸含有の飼料を投与した低栄養群および非低栄養群のラット産仔は、標準飼料を投与された低栄養群ラット産仔に比較して行動試験で活動性亢進と抗不安様行動を示した。また、対照群の仔ラットと比較し、標準飼料投与低栄養群の産仔では高架式十字迷路試験でのcrossingが減少していた。脳内モノアミン量による判別分析を行ったところ、その増減パターンは葉酸量と関係なく、低栄養群と非低栄養群間で判別された。この結果、葉酸は胎生期低栄養による行動変化を見かけ上改善するが、脳内のモノアミンバランスは変えないことが明らかとなった。
以上の結果から、胎生初期の低栄養は、これまで注目されてきた脳内炎症やモノアミンではなく、少なくとも一部は特定のリン脂質の変化を介して行動に影響を与えることが明らかになった。
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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
これまでに以下の結果を得た。
１．胎生初期の低栄養により、生後の仔の前頭前皮質においてジアシル型リン脂質およびプラズマローゲン合成酵素遺伝子の活性化が認められたが、側坐核や線条体では遺伝子の活性化は認められなかった。それと対応して前頭前皮質ではPE（18:0p-22:6 ）とlyso PE（20:1）が増加していたが、側坐核や線条体ではPE・ホスファチジルセリン（PS）・ホスファチジルイノシトール（PI）量の増加は認められなかった。
２．PE（18:0p-22:6 ）投与により胎生期低栄養による生後の行動異常の一部を再現できることを明らかにし、尾部構造の異なるPE（16:0-18:1）が行動変化を誘発しないことから、その機能が親水性の頭部構造に依存するのではなく、尾部を含めた全体の構造に依存することを示した。
３．胎生初期低栄養により前頭前皮質の活性化ミクログリア数の変化は生じなかった。
４．葉酸は胎生初期の低栄養による生後の仔の脳内モノアミン量増減パターンは改善せず、行動異常のみを見かけ上改善することを明らかにした。
これらの結果は、胎生期低栄養ストレスによる生後の行動異常が脳内炎症やモノアミンではなく特定リン脂質の変化によって生じている可能性を示唆しており、かつ、プラズマローゲンPE（18:0p-22:6）が不安様行動を改善する候補分子として挙げられたことから、研究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 |
特定のリン脂質の脳内への取込みが行動変化を誘発することを確認したが、リン脂質の産生やシグナリングの抑制時の行動変化はまだ未検討である。そのため、PEおよびホスファチジルコリン（PC）の産生、およびPSにより活性化されるPKCの阻害剤であるchelerythrineを胎生期低栄養群に投与し、行動異常が改善するかどうかを確認する必要がある。さらに、妊娠期葉酸補充による仔の生後の脳内リン脂質合成酵素遺伝子活性およびリン脂質構成変化を検討し、妊娠期の葉酸投与が仔の行動異常を改善するメカニズムを検討する。加えて、リポソームに組み込んだリン脂質の脳内取込み経路を検討し、リン脂質ディリバリーに関する知見を得るため、重水素標識ホスファチジルエタノールアミンを組み込んだリポソームの投与実験を行う。
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| Causes of Carryover |
リン脂質の投与による行動変化や、妊娠期の葉酸補充による生後の仔の行動異常改善作用について、行動試験を優先したため、脳内リン脂質解析や遺伝子発現解析を次年度に行うこととしたため、次年度使用額が生じた。これに加え、次年度に少なくとも３件の論文投稿を予定しており、当初予定より多くの英文校正料が必要となる。そこで、次年度使用額の一部を英文論文校正料にも使用する。
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Research Products
(8 results)
