部位特異的アストロサイト機能不全に着目した環境毒誘発パーキンソニズムの病態解析

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K09673
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 宮崎 育子 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (40335633)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅沼 幹人 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (00273970)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: パーキンソン病 / ロテノン / アストロサイト / ドパミン神経細胞 / メタロチオネイン / ドパミン

Outline of Annual Research Achievements

環境毒ロテノン暴露により中脳ドパミン(DA)神経細胞が選択的に障害される条件下でアストロサイトが部位特異的に発現変化する分子を探索した．
15日齢SDラット胎仔の中脳・線条体からの初代培養アストロサイトにロテノン(1-5 nM)を48時間添加し，アストロサイト培養上清を回収し，メタロチオネイン(MT)のELISAを行った．その結果，線条体アストロサイトではロテノン曝露による培養上清中のMT量に変化はみられなかったが，中脳アストロサイトではロテノン曝露により有意なMT量の減少がみとめられた．この結果より，中脳アストロサイトではロテノン曝露により抗酸化分子放出が低下していることが示唆された．
また，中脳アストロサイトがもたらすロテノンのDA神経障害へのDAの関与を検討した．中脳神経細胞にα-methyl-p-tyrosine(AMPT)を添加し，DA神経細胞内のDA量を低下させておいて，ロテノン曝露した中脳アストロサイトの培養液(Rot-GCM)を48時間添加し，チロシン水酸化酵素(TH)陽性細胞数をカウントした．その結果，Rot-GCM添加によるTH陽性細胞数の有意な減少はAMPT処置によりほぼ完全にキャンセルされた．さらに，ロテノン曝露した中脳神経細胞において，GABA含有神経細胞，セロトニン含有神経細胞についてそれぞれ神経障害性を検討したが，いずれの神経細胞も生存率に影響はみられなかった．以上の結果より，ロテノン曝露による中脳アストロサイトを介した神経障害はDA神経特異的であり，またその神経障害にはDAが関与することがわかった．

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

ロテノン曝露によるアストロサイトの部位特異的な機能異常について検討した結果，強力な抗酸化能を有するメタロチオネインの有意な低下がみとめられ，ドパミン神経障害をもたらす部位特異的分子として同定できた．さらに，ロテノン曝露による中脳アストロサイトを介したドパミン神経障害に細胞内ドパミンが関与することが明らかとなった．これらの結果を踏まえ，次年度は腸管神経細胞を用いた実験を発展させることができる．

Strategy for Future Research Activity

今年度選定した部位特異的な神経障害の差異を規定しうる因子（メタロチオネイン: MT）をsiRNAによるノックダウン等により発現低下させた線条体アストロサイトと中脳神経細胞との共培養系を作製し，ロテノン添加によるドパミン神経障害について検討する．SDラット胎仔の腸管からの初代培養細胞を用いてロテノン神経毒性におけるMTの関与を検討する．また，ロテノン慢性皮下投与パーキンソン病モデルマウスを用いて，中枢および末梢のアストロサイト（様細胞）の部位特異的な抗酸化分子の発現変化を検討する．さらに，ロテノン慢性皮下投与マウスにMT発現を誘導する薬剤を投与し，中枢・末梢神経障害について検討する．

Causes of Carryover

平成28年度は腸管を用いた初代培養実験ではなく，中脳および線条体を用いた初代培養細胞での詳細な検討を行ったため，それほど多くの妊娠ラットを必要としなかった．そのため，妊娠ラットに必要として計上していた経費の一部にあたる293,367円を次年度に使用することとなった．

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度平成29年度の請求研究費とあわせて，培養実験，動物実験のための消耗品費として使用する予定である．

Research Products

• [Journal Article] Influence of nicotine on doxorubicin and cyclophosphamide combination treatment-induced spatial cognitive impairment and anxiety-like behavior in rats. (2017)
  • Author(s): Kitamura, Y., Kanemoto, E., Sugimoto, M., Machida, A., Nakamura, Y., Naito, N., Kanzaki, H.,Miyazaki, I., Asanuma, M. and Sendo, T.
  • Journal Title: Naunyn-Schmied. Arch. Pharmacol. Volume: 390 Pages: 369-378
  • DOI: 10.1007/s00210-016-1338-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in metallothionein isoform expression in the bones of ovariectomized rats. (2016)
  • Author(s): Sogawa, C., Ikegame, M., Miyazaki, I., Ara, T., Imamura, Y., Okusha, Y., Ohyama, K., Asanuma, M., Sogawa, N., Yamamoto, T. and Kozaki, K.
  • Journal Title: J. Hard Tissue Biol. Volume: 25 Pages: 21-26
  • DOI: http://doi.org/10.2485/jhtb.25.21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] L-Theanine protects against excess dopamine-induced neurotoxicity in the presence of astrocytes. (2016)
  • Author(s): Takeshima, M., Miyazaki, I., Murakami, S., Kita, T. and Asanuma, M.
  • Journal Title: J. Clin. Biochem. Nutr. Volume: 59 Pages: 93-99
  • DOI: http://doi.org/10.3164/jcbn.16-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 3-O-methyldopa inhibits astrocyte-mediated dopaminergic neuroprotective effects of L-DOPA. (2016)
  • Author(s): Asanuma, M. and Miyazaki, I.
  • Journal Title: BMC Neurosci. Volume: 17 Pages: 52
  • DOI: 10.1186/s12868-016-0289-0
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In vivo quantitative determination of the concentration of the polymerization agent methyl 2-benzoylbenzoate in intravenous injection solution and the cytotoxic effects of the chemical on normal human peripheral blood mononuclear cells. (2016)
  • Author(s): Tsuboi, C., Kawasaki, Y., Yoshitome, K., Yagi, K., Miura, T., Esumi, S., Miyazaki, I., Asanuma, M., Kiyamura, Y. and Sendo, T.
  • Journal Title: Environ. Sci. Pollut. Res. Int. Volume: 23 Pages: 10262-10269
  • DOI: 10.1007/s11356-016-6332-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serotonin-1A agonist 8-OH-DPAT alleviates motor dysfunction and motor neuron degeneration in a model of amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • Author(s): Miyazaki, I., Murakami, S., Nakano, T., Torigoe, N., Kikuoka, R., Kitamura, Y., Sendo, T and Asanuma, M.
  • Journal Title: Ann. Pharmacol. Pharmaceut. Volume: 1 Pages: 1003
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Neuroprotective effect of fermented papaya preparation by activation of Nrf2 pathway in astrocytes. (2016)
  • Author(s): Murakami, S., Miyazaki, I. and Asanuma, M.
  • Journal Title: Nutr. Neurosci. Volume: 14 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1080/1028415X.2016.1253171
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 妊娠・授乳期におけるエポキシ樹脂暴露の産仔脳1次繊毛への影響. (2017)
  • Author(s): 浅沼幹人, 宮崎育子, 竹島美香, 村上 真樹, 三好 耕
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2017-03-30
• [Presentation] セロトニン1Aアゴニストによる1次繊毛への影響. (2017)
  • Author(s): 宮崎育子, 磯岡奈未, 粂 明日香, 三好 耕, 浅沼幹人
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] Neuroprotective effects of rotigotine in parkinsonian mice. (2017)
  • Author(s): Isooka, N., Miyazaki, I., Kikuoka, R., Wada, K., Nakayama, E., Yamamoto, D., Shin, K., Kitamura, Y. and Asanuma, M.
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] Rotenone-induced dopaminergic neurotoxicity mediated by astrocytes. (2017)
  • Author(s): Miyazaki, I., Murakami, S., Kikuoka, R., Isooka, N., Kitamura, Y. and Asanuma, M.
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] 抗てんかん薬の作用点としてのアストロサイト (2016)
  • Author(s): 浅沼幹人
  • Organizer: 第50回日本てんかん学会学術集会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2016-10-07
  • Invited
• [Presentation] ALSモデルの運動障害および運動神経変性に対するセロトニン1Aアゴニストの抑制効果. (2016)
  • Author(s): 浅沼幹人, 宮崎育子, 村上真樹, 鳥越奈央, 中野剛志, 菊岡 亮, 北村佳久, 千堂年昭
  • Organizer: 第10回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [Presentation] 農薬ロテノン暴露によるドパミン神経障害におけるアストロサイトの関与. (2016)
  • Author(s): 宮崎育子, 村上真樹, 菊岡 亮, 磯岡奈未, 北村佳久, 浅沼幹人
  • Organizer: 第10回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [Presentation] パーキンソン病モデルマウスにおけるミルタザピンの神経保護効果. (2016)
  • Author(s): 菊岡亮, 宮崎育子, 久保田菜月, 前田恵実, 香川大樹, 守山雅晃, 粂 明日香, 村上真樹, 北村佳久, 浅沼幹人, 千堂年昭
  • Organizer: 第27回霧島神経薬理フォーラム
  • Place of Presentation: 志賀島
  • Year and Date: 2016-08-18
• [Presentation] 抗うつ薬ミルタザピンのアストロサイトにおけるメタロチオネイン発現誘導およびドパミン神経保護効果. (2016)
  • Author(s): 宮崎育子, 菊岡亮, 久保田菜月, 前田恵実, 香川大樹, 守山雅晃, 粂 明日香, 村上真樹, 北村佳久, 浅沼幹人
  • Organizer: メタルバイオサイエンス研究会サテライト2016
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2016-08-18
• [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症モデルにおける運動障害および運動神経変性に対する8-OH-DPATの抑制効果. (2016)
  • Author(s): 浅沼幹人, 宮崎育子, 村上真樹, 鳥越奈央, 中野剛志, 菊岡 亮, 北村佳久, 千堂年昭
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: ソウル〔韓国）
  • Year and Date: 2016-07-03
• [Presentation] 抗うつ薬ミルタザピンのアストロサイトを標的としたドパミン神経保護. (2016)
  • Author(s): 宮崎育子, 菊岡亮, 久保田菜月, 前田恵実, 香川大樹, 守山雅晃, 粂 明日香, 村上真樹, 北村佳久, 浅沼幹人
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: ソウル〔韓国）
  • Year and Date: 2016-07-03
• [Presentation] パーキンソン病モデルマウスにおけるミルタザピンの神経保護効果に関する検討. (2016)
  • Author(s): 菊岡亮, 宮崎育子, 久保田菜月, 前田恵実, 香川大樹, 守山雅晃, 粂 明日香, 村上真樹, 北村佳久, 浅沼幹人
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: ソウル〔韓国）
  • Year and Date: 2016-07-03
• [Presentation] Mirtazapine protects dopaminergic neurons via astrocytes. (2016)
  • Author(s): Miyazaki, I., Kikuoka, R., Kubota, N., Maeda, M., Kagawa, D., Moriyama, M., Kume, A., Murakami, S., Kitamura, Y., Asanuma, M.
  • Organizer: 第57回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2016-05-21
• [Remarks] 岡山大学大学院医歯薬学総合研究科脳神経機構学
  • URL: http://www.okayama-u.ac.jp/user/mnb