2017 Fiscal Year Research-status Report
ドパミン代謝とミトコンドリアストレスによる細胞毒性の相互増強機構
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17K08302
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
笹島 仁 旭川医科大学, 医学部, 助教 (00374562)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ドパミン / ミトコンドリアストレス / 神経変性 / ロテノン / ドパミン代謝 / 抗酸化物質 / 神経保護 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
進行性中枢神経変性疾患の発症に至る細胞内分子機構には、未だ不明な点が多く残されている。黒質緻密部を責任病変部位とするパーキンソン病では、ドパミン神経細胞の変性・脱落により嗅覚異常や運動障害を呈する。これまでに明らかとなった家族性パーキンソン病の責任遺伝子や、樹立された薬剤性パーキンソン病モデル動物は、ミトコンドリアの品質管理機構の破綻やミトコンドリア呼吸鎖の異常がドパミン細胞死を加速させることを示唆している。一方、ドパミンはその分解代謝過程において、活性酸素や神経毒性物質を生じることが報告されている。そこで、ミトコンドリアストレスとドパミン代謝機構が相互作用することで、ドパミン神経細胞特異的な脆弱性がもたらされると予見されるが、両者の関連機序は依然として不明である。
本研究では、ゲノム編集により樹立したドパミン代謝遺伝子ノックアウト細胞を用いて、ドパミン代謝機構とミトコンドリアストレスによる細胞毒性の増強機構を実証し、薬理的なドパミン代謝調節およびミトコンドリア機能調節による神経変性の阻止方法を探索、評価する。当該年度の研究では、神経成長因子により神経細胞様に分化したラットPC12細胞において、ミトコンドリア呼吸鎖阻害剤であるロテノンがもたらす細胞死が、ドパミン産生機構の有無に影響を受けることを明らかとした。また、特定のドパミン分解代謝酵素の阻害がロテノンによる細胞死を抑制すること、カテコール骨格を有するハーブ由来抗酸化成分も同様にこの細胞死を抑制することを見出した。これらの知見は、予防医学としてのドパミン神経変性阻止の可能性を示唆するものである。
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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
初年度である平成２９年度の研究課題として、ミトコンドリアストレスとドパミン代謝機構の両者が介在するドパミン神経細胞特異的な細胞死誘導機構の解析を計画した。当該研究の遂行により、従来報告に比して低濃度のロテノン処理が、神経成長因子による神経細胞様分化後のPC12細胞において細胞死を誘導することを見出した。また同条件において、ドパミン産生における鍵酵素であるチロシンヒドロキシラーゼの薬理的阻害あるいは遺伝子ノックアウトが、ロテノン誘導細胞死に耐性をもたらすことから、ミトコンドリアストレスとドパミン代謝機構の相互毒性増強機構の存在が示唆された。さらに、現在パーキンソン病治療に用いられているドパミン分解代謝阻害剤が、同条件におけるロテノン誘導細胞死を抑制することを見出した。このことは、ドパミン産生を阻害することなく、パーキンソン病治療における対症療法としてのドパミン分解阻害が、さらなるドパミン神経変性・脱落を阻止しうることを示唆している。また、神経症状に対する伝承医学で用いられるハーブ由来の特定抗酸化成分に、ロテノン誘導細胞死を抑制する効果を見出した。このことは、パーキンソン病発症前に積極的にドパミン神経細胞を保護することが可能性であることを示唆する。ロテノン誘導性の細胞死条件の精査によりこれら知見を見出したことから、本年度の研究計画はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに樹立された各種ドパミン代謝関連遺伝子ノックアウト細胞を用いて、特定のドパミン分解代謝過程が、ミトコンドリアストレスとの相互毒性増強作用をもたらすか否か検証する。従来研究では、ドパミン神経細胞死には異常ミトコンドリア由来およびドパミン分解代謝由来の活性酸素が介在することが報告されている。そこで、ドパミン分解代謝過程ならびにミトコンドリアストレスが産生する活性酸素が、当該研究における毒性増強作用に関与するか、各種抗酸化物質の添加、活性酸素分子種のイメージングにより検討する。
他方、パーキンソン病患者においては脳内鉄イオンの不均衡が報告されていること、鉄イオンと活性酸素がもたらす新たな細胞死誘導機構が明らかになりつつあることから、当該研究におけるドパミン細胞死誘導機構に、鉄イオンの細胞内動態変化が関与するか、薬理学的手法や分子細胞生物学的手法により解析を行う。
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Research Products
(1 results)
