2017 Fiscal Year Research-status Report

脳内ドーパミン神経の脱落により生じる低体重の機序解明

Research Project

Project/Area Number	16K13050
Research Institution	Kitasato University
Principal Investigator	石橋仁北里大学, 医療衛生学部, 教授 (50311874)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	緒形雅則北里大学, 医療衛生学部, 講師 (20194425) 川島麗北里大学, 医療衛生学部, 講師 (70392389) 濱田幸恵北里大学, 医療衛生学部, 助教 (00399320)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	生理学 / 神経科学 / 脳・神経 / 環境生理学
Outline of Annual Research Achievements	パーキンソン病は、高齢になると発病率が増加する疾病で、脳内ドーパミン神経の脱落によって発症する。これまで、運動障害に関しては多くの研究がなされ、ドーパミン不足による大脳基底核神経回路の機能変調が運動障害の原因であることがわかっている。しかし、体重減少など運動機能以外の症状に関してはほとんど研究が進んでいない。研究代表者は、最近、脳内ドーパミン神経を脱落させたラットが低体重になることを見出した。これまでの予備実験から、このラットは胃腸の運動機能が低下して低体重となっているのではないかと考えている。しかし、脳内ドーパミン神経の脱落が消化管機能に与える影響や、体重減少のメカニズムは全く不明である。そこで、本研究では、脳内ドーパミン神経を脱落させたラットを用い、ドーパミン神経の脱落が胃腸機能に与える影響を明らかにするとともに、体重減少のメカニズムを解明することを目的に研究を遂行している。平成２９年度は、マイクロ浸透圧ポンプを用いて種々のホルモン・神経伝達物質を長期投与し、体重の変化がみられるかについて検討を行った。いくつかのホルモンについては体重増加傾向を示したが、有意な差とまではならず、さらに検討を続ける必要性が明らかとなった。消化管の運動機能については、マグヌス法を用いた検討を行ったが、顕著な差は認められなかった。一方、餌をケトジェニックに変更したところ、体重増加傾向が認められたので今後の検討課題として研究を遂行したいと考えている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 生後10日齢以上のラットのドーパミン神経を破壊すると死亡するので、妊娠14日目の妊娠ラットを購入し、生後５日目以内にドーパミン神経毒である6-OHDAを脳内に投与し、脳内ドーパミン神経を傷害して研究を遂行した。なお、このようにして作成したモデルラットは、成長後にドーパミン神経が脱落しているにもかかわらず、パーキンソン病の様な運動症状は示さない。また、実験に使用したすべての動物は、実験終了後、免疫染色により脳内ドーパミン神経の脱落程度を確認した。生後７週目から、アルゼット浸透圧ポンプを用い、甲状腺ホルモン、成長ホルモン、グレリンの持続投与を行った。通常、この週齢のラットは１週間に約30グラム程度の体重増加があるが、溶媒投与群および甲状腺ホルモン投与群はともに15グラム程度の体重増加しか起こらず、甲状腺ホルモンでは体重低下を改善することが難しいのではないかと考えられた。一方、成長ホルモンおよびグレリンは 20 グラム程度の増加があったが溶媒群との有意差は認められなかった。また、腸管を摘出し、腸管運動に対するアセチルコリン、ニコチン、グレリン、コレシストキニン、バソプレッシンの効果を検討したが、正常とドーパミン欠損群で有意な差は認められなかった。一方、面白いことに、使用する餌をケトジェニック食とすると体重増加傾向が認められた。平成２９年度末の段階で、脳内ドーパミン神経の脱落による低体重を食餌の質により改善する可能性が認められたことから、本研究はおおむね順調に推移していると考えている。
Strategy for Future Research Activity	前年度に引き続き、生後５日目以内にドーパミン神経毒である6-OHDAを脳内に投与して脳内ドーパミン神経を傷害して成長させたラットを用いる。また、昨年度まで行った浸透圧ポンプを用いたスクリーニングを継続し、脳内ドーパミン神経脱落による体重減少の原因に関するあらゆる可能性について検討を行う。昨年度発見した餌の質による体重への影響に関して、ケトジェニック食の効果を精密に検証したいと考えている。すなわち、高脂肪食によるケトジェニック、高タンパク質によるケトジェニックの２種類について、食餌によるカロリー摂取との関連も含め検討する予定である。特に、この現象の責任部位を明らかにするため、食の種類を変更した際の腸管運動機能や脳内のcFos発現等についても検証を行う。また、昨年度行うことができなかった飼育環境に関して、豊かな環境などについても効果を検討したいと考えている。以上の項目に関して検討を行い、効果が認められた処置に関して、生化学的手法や電気生理学的手法を用いてそのメカニズムを明らかにするとともに生理学的意義を明らかにする。そのために、拮抗薬やホルモン等のマイクロ浸透圧ポンプによる長期投与も併用しながら体重変化を観察する。中枢への薬物投与が必要な場合には、中枢カテーテルを用いて中枢への直接投与を行う予定であるが、浸透圧ポンプでは不都合な場合には、高分子ポリマーELVAXを用いた徐放性投与を行う。
Causes of Carryover	年度当初、モデル動物の死が相次ぎ実験の遂行が遅れた。原因としては、モデル動物の作製に使用した6-OHDAの活性が従来品と異なるからであった。そこで、6-OHDAの活性を再考してモデル動物の作製方法を変更したために、使用する実験動物の個体数を減少させた。そのため、次年度使用額が生じた。一方、平成２９年度にはケトジェニック食による体重増加傾向を発見することができたので、研究自体については順調に推移していると考えている。本年度はモデル動物の作製は順調に推移しており、研究計画に従って研究費を使用する予定である。