2018 Fiscal Year Research-status Report
The onset mechanism of intractable cognitive impairment caused by selective loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta.
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17K08071
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| Research Institution | Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine |
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Principal Investigator |
石井 利明 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (50264809)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | パーキンソン病 / 認知障害 / MPTP / cAMP / PKA / セロトニン5-HT4受容体 / velusetrag / prucalopride |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パーキンソン病(PD)患者に高頻度に併発する難治性の認知障害の発症機構を解明し創薬の手がかりを見出す目的で以下のPDモデルマウスを作出した。中脳黒質のDA神経細胞を特異的に破壊する1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)をマウスの腹腔内に投与することでPD患者と類似した脳病変が再現できるPDモデルマウスを作出した。以前、研究代表・石井は当該PDマウスの認知機能を調べる目的で、記憶の固定・再固定・消去の機能について文脈的恐怖条件付けテストを用いて評価した結果、PDマウスはcontrolマウスと比べ記憶の消去が亢進し記憶の保持能力が低下することを報告した(Life Sci.[2015]137:28-36)。PDマウスで認められた記憶の消去の亢進と記憶の保持能力の低下を引き起こす脳領域が海馬の歯状回であることを特定し、当該脳領域のcAMP-PKAシグナルの減弱化が活性型CREBの発現低下を引き起こし記憶の消去亢進が生じることを見つけた。さらにPDマウスにphosphodiesterase IV阻害薬であるrolipramを投与すると、海馬のcAMP含量が有意に増加し、亢進していた記憶の消去機能がcontrolマウスのレベルにまで有意に回復することを報告した (J.Pharmacol.Sci.[2017]134:55-58)。H30年度はrolipramよりも副作用が少なく特異性の高い治療薬の検索を行った。その結果、セロトニン5-HT4受容体の選択的作動薬であるvelusetragならびにprucaloprideが当該認知症に有効であることを新に見つけた(特願2017-064344)。
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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
PDマウスの記憶消去の亢進と記憶保持能力の低下が海馬の歯状回の機能異常であることを明らかにし、記憶消去時の当該脳領域のcAMP含量はcontrolマウスと比べ有意な減少が認められ、さらに記憶形成に寄与する転写因子の1つである活性型リン酸化CREBの発現量が有意に低下することを見つけた。これらの結果から、PDマウスの海馬歯状回はcAMP含量が低下し、それに起因するcAMP-PKAシグナルの減弱化が活性型CREBの発現低下を引き起こし、記憶の消去亢進が生じることを見つけた。さらにPDマウスにphosphodiesterase IV阻害薬であるrolipramを投与すると、海馬のcAMP含量が有意に増加し、亢進していた記憶の消去機能がcontrolマウスのレベルにまで回復することを報告した (J.Pharmacol.Sci.[2017]134:55-58) (特願2017-018172)。以上の結果から、PD患者に併発する難治性の認知障害の治療薬としてphosphodiesterase IV阻害薬が有効であることを見つけた。ところがRolipramは副作用が強く長期間の投与が望めないことから、rolipramよりも副作用が少なく特異性の高い治療薬の検索を行った。その結果、セロトニン5-HT4受容体の選択的作動薬であるvelusetragならびにprucalopride (3 mg/kg, i.p.) を記憶の消去学習60分前に投与した結果、亢進していた記憶の消去機能がcontrolマウスのレベルにまで有意に回復した。セロトニン5-HT4受容体は海馬に豊富に発現するGsタンパク質共役型の受容体である。以上の結果から、5-HT4受容体の選択的作動薬であるvelusetragならびにprucaloprideが当該認知症に有効であることを新に見つけた(特願2017-064344)。
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| Strategy for Future Research Activity |
PDマウスの亢進した記憶の消去機能を改善させる5-HT4受容体作動薬の作用メカニズムを調べると共に、海馬に発現する5-HT4受容体と当該領域に投射するセロトニン神経がPDの認知症発症に直接関与しているか否かについて調べる。具体的には、PDマウスとcontrolマウス間で5-HT4受容体とセロトニン合成酵素(TPH)ならびに活性型ミクログリアのマーカーであるIba1のmRNA発現量を1-step定量逆転写リアルタイムPCR法により比較し、海馬に発現する5-HT4受容体と当該領域に投射するセロトニン神経がPDの認知症発症に直接関与しているのか否かについて調べる。次に、PDマウス、controlマウス、ならびに両マウスにvelusetragあるいはprucaloprideを投与したマウスの海馬神経の可塑的変化を評価する。具体的には、海馬神経の可塑的変化の指標として、細胞接着依存性のシグナル分子の一つであるIntegrin-linked kinase (ILK)遺伝子と神経可塑性関連プロテアーゼの一つであるニューロプシン(NP)遺伝子のmRNA発現量をリアルタイムPCR法により調べ、また、ILKならびにNPタンパク質の発現量は両者の特異的抗体を用いて免疫染色法あるいは可溶化した脳サンプルを用いたウエスタンブロッティング法により調べる。もし、海馬神経の可塑的変化の指標が各マウス群間で差が認められた場合は、脳切片をゴルジ染色後、海馬領域における軸索とシナプス形成するスパインの数ならびにその構造変化を形態学的に定量あるいは観察比較することで、セロトニン5-HT4受容体の選択的作動薬の作用機構を解明し、新薬の開発に繋げたい。
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