2019 Fiscal Year Research-status Report
術後認知機能障害における脳内耐糖能異常の影響の解明と予防法の確立
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18K08833
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| Research Institution | Himeji Dokkyo University |
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Principal Investigator |
山本 直樹 姫路獨協大学, 薬学部, 教授 (90393157)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
祖父江 和哉 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90264738)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 糖尿病 / 麻酔薬 / 術後認知機能 / 炎症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．アジア系人種の特徴を有する2型糖尿病（DM）モデルのTSOD（Tsumura Suzuki Obese Diabetes）マウスに吸入麻酔薬を使用し、その後の脳内耐糖能異常とPOCDの因果関係を解明することを目的に研究を開始した。2型DMモデルのTSODマウスにおいて、吸入麻酔薬投与前のマウスの脳内耐糖能異常を確認するためにインスリンに関係する細胞内シグナル伝達系の活性化について検討した。その結果、加齢に伴い脳全体のインスリンシグナル伝達系の一つであるPI3kinase経路が低下していることを見出した。
２．新規物体認識試験やY字迷路試験を用いて、吸入麻酔薬投与後の認知機能低下を確認・再評価を行っている。
２．脳内の細胞内シグナル伝達系で重要な役割を果たしているprotein kinase AとCのシグナルを活性化することによって、神経膠細胞の一つであるアストロサイト（初代培養）に発現しているアミロイドβ蛋白（Aβ）の分解酵素であるネプリライシンおよびインスリン分解酵素の発現を調節していることを見出した。また、この発現調節によってアストロサイトによるAβの分解も調節されることを明らかにした。現在、学術論文投稿中である。現在、リバイス中である。
３．脳炎がその後の認知機能に影響を与えることから、脳炎を模倣する薬剤用いて初代培養アストロサイトの細胞内シグナル伝達系の活性化に検討を行った。特にインスリンシグナル伝達系に関わるタンパクの活性化が誘導されていること、また、その影響にToll様受容体が関与していることを明らかにした。
４．アストロサイトに麻酔薬を投与した際のタンパクの活性化や酵素の発現変化について検討を行ったが、単独投与での効果はあまり見受けられなかった。そこで、上記脳炎を模倣する薬剤用いたアストロサイトの培養系に投与した際の影響について現在検討中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度の研究実施計画にあったアストロサイトによる検討は、概ね遂行することができている。しかし、加齢TSODマウスの入手ができていないことから、実験が滞っている。また、本研究計画を発展させるための学会に参加による情報収集があまり行えなかった。
加齢マウスの入手について、所属機関の変更に対する対応が円滑に行えなかったことから、実験動物の維持・管理に問題が生じた。しかしながら、4月より加齢TSODマウスの入手がようやくできるようになったことから、次年度に向けて期待を込めて上記区分を選択した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度と同じ内容となる部分が多いが、
１．行動試験：新規物体認識試験やY字迷路試験を用いて、吸入麻酔薬投与後の認知機能低下を確認・再評価する。
２．生化学的解析：①引き続きウエスタンブロット法にて、インスリン受容体基質（IRS）-1の特定部位のリン酸化は、インスリン抵抗性（耐糖異常）の指標のひとつとして考えられていることから、これまでの結果を考慮し、PI3kinase経路を含めたインスリンにより応答する蛋白（IRS-1などのシグナル伝達系蛋白のリン酸化など）の発現および活性化、また記憶に関与するシナプスに発現する蛋白の発現変化についても調べる。②ELISA法：脳内のインスリンおよび脳内グルコース濃度への影響について調べる。
３．免疫組織学的解析：上記で検討した蛋白について、脳内（特に、記憶に関係する海馬）の部位別における発現変化を調べる。昨年度検討できなかったので、今年度必須の項目である。
４．初代培養神経細胞およびアストロサイトを用いて、認知機能改善効果があるドネペジルやインスリン抵抗性改善薬であるピオグリタゾン（脳内移行性が高いインスリン抵抗性改善薬）およびメトホルミン（血液脳関門機能強化作用）による細胞内シグナル伝達系およびAβの産生系および分解系に関わる酵素の発現変化について昨年度に引き続き検討する。
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| Causes of Carryover |
(理由) 令和元年度の研究実施計画は、おおむね順調に行うことができたこと。また、当初予定していた糖尿病モデルマウスのによる検討が、前年度本研究代表者が所属変更となったことを受け、 本研究の遂行に少し遅れを取った。以上のことより、次年度の使用額が生じた。
(使用計画)
1. 本年度に引き続き、ウエスタンブロット法にて、PI3kinase経路のインスリン受容体基質（IRS）-1の特定部位のリン酸化を含めたインスリン抵抗性（耐糖異常）の指標蛋白の発現および活性化、また記憶に関与するシナプスに発現する蛋白の発現変化についても調べる。また、ELISA法および免疫組織学的解析などを用いて、上記で得られた蛋白や脳内グルコース濃度について、脳内（特に、記憶に関係する海馬）の部位別における発現変化を調べる。
2. 初代培養神経細胞およびアストロサイトを用いて、認知機能改善効果がある（ドネペジル・ガランタミン・メマンチン）やインスリン抵抗性改善薬であるピオグリタゾンおよびメトホルミンによる細胞内シグナル伝達系（インスリンシグナル伝達系）に関わるタンパクの活性化について検討する。
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Research Products
(3 results)
