Elucidation of dysregulation of exocytosis in sporadic amyotrophic lateral sclerosis

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K15480
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 勝野 雅央 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50402566)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石垣 診祐 名古屋大学, 医学系研究科, 寄附講座助教 (40378170)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 運動ニューロン疾患 / TDP-43 / インスリン / エクソサイトーシス

Outline of Annual Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は急速に運動機能障害が進行する神経難病である。ALS患者運動ニューロンではTDP-43の核局在が障害されており、核におけるTDP-43の機能喪失が病態に寄与していることが推定されているが、その詳細は不明である。予備的検討において、ALS患者ではインスリン分泌が低下していることが明らかとなっている。本研究ではインスリン分泌機構におけるTDP-43の役割を明らかにすることを目的として細胞・マウスを用いた解析を行なった。膵臓beta細胞株（MIN6）において、RNAiによりTDP-43をノックダウンしてインスリン分泌機能を評価したところ、インスリン分泌能は、低グルコースKRB buffer (2.8mM) と高グルコースKRB buffer (16.7mM) の刺激を行いHTRF (Homogeneous Time Resolved Fluorescense) 法を用いて上清中のインスリン量 (release) および上清回収後のインスリン含有量 (content) を測定し、release/content (%) を算出することによりインスリン分泌能を測定した。その結果、TDP-43をノックダウンしたMIN6細胞ではインスリン分泌能が低下しており、KCl負荷による検討によっても同様の結果が得られた。全反射照明蛍光顕微鏡（TIRF）イメージングでインスリン分泌を可視化解析したところ、TDP-43のノックダウンにより第一相性インスリン開口放出障害が見られた。さらに、AAV-CreをTDP-43-floxマウスの腹腔内投与することによってマウス膵beta細胞でTDP-43をノックし、糖負荷試験を行なったところ耐糖能異常がみられたことから、in vivoでもTDP-43がbeta細胞によるインスリン分泌に寄与していることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Altered Tau Isoform Ratio Caused by Loss of FUS and SFPQ Function Leads to FTLD-like Phenotypes. (2017)
  • Author(s): Ishigaki S, Fujioka Y, Okada Y, Riku Y, Udagawa T, Honda D, Yokoi S, Endo K, Ikenaka K, Takagi S, Iguchi Y, Sahara N, Takashima A, Okano H, Yoshida M, Warita H, Aoki M, Watanabe H, Okado H, Katsuno M, Sobue G.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 18(5) Pages: 1118-1131
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.01.013.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Decreased Peak Expiratory Flow Associated with Muscle Fiber-Type Switching in Spinal and Bulbar Muscular Atrophy. (2016)
  • Author(s): Yamada S, Hashizume A, Hijikata Y, Inagaki T, Suzuki K, Kondo N, Kawai K, Noda S, Nakanishi H, Banno H, Hirakawa A, Koike H, Halievski K, Jordan CL, Katsuno M, Sobue G.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 11(12) Pages: e0168846
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0168846.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Exosome secretion is a key pathway for clearance of 1 pathological TDP-43. (2016)
  • Author(s): Iguchi Y, Eid L, Parent M, Soucy G, Bareil C, Riku Y, Kawai K, Takagi S, Yoshida M, Katsuno M, Sobue G, Julien JP.
  • Journal Title: Brain Volume: 139(Pt 12) Pages: 3187-3201
  • DOI: 10.1093/brain/aww237
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経変性疾患モデルにおけるタクロリムスとその誘導体の治療効果 (2016)
  • Author(s): 藤内玄規, 勝野雅央, 足立弘明, 佐橋健太郎, 近藤直英, 中辻秀朗, 飯田円, 祖父江元
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県 横浜市)
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Loss of SFPQ, an intra-nuclear counterpart of FUS cause FTLD-like phenotypes. (2016)
  • Author(s): Fujioka Y, Ishigaki S, Yokoi S, Honda D, Okado H, Watanabe H, Katsuno M, Sobue G.
  • Organizer: Neuroscience 2016
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Accumulation of phosphorylated tau in neurons in FUS-silenced mice. (2016)
  • Author(s): Ishigaki S, Fujioka Y, Honda D, Yokoi S, Endo K, Okado H, Watanabe H, Katsuno M, Takashima A, Sobue G.
  • Organizer: Neuroscience 2016
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経変性疾患の発症前病態と先制治療の開発 (2016)
  • Author(s): 勝野雅央
  • Organizer: 日本内科学会東海支部主催第66回生涯教育講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県 名古屋市)
  • Year and Date: 2016-10-16 – 2016-10-16
  • Invited