2018 Fiscal Year Research-status Report
Possible involvement of impaired intrinsic microglial clock in Periodontotis-associated exacerbation of Alzheimer's disease
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18K19650
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| Research Institution | Yasuda Women's University |
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Principal Investigator |
中西 博 安田女子大学, 薬学部, 教授 (20155774)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倪 軍軍 九州大学, 歯学研究院, 助教 (00783953)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ミクログリア / アルツハイマー病 / ジンジバリス菌 / 時計遺伝 / 網羅的遺伝子解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近、歯周病菌（Porphyromonas gingivalis、ジンジバリス菌）ならびにその菌体成分がアルツハイマー病患者脳内に検出され、ジンジバリス菌の脳内感染がアルツハイマー病の増悪因子であることが示唆されている。また、疫学研究によってもアルツハイマー病患者の認知機能障害の程度と歯周病の重症度には正の相関があることが示されている。さらに最近、脳内感染したジンジバリス菌に対しミクログリアは突起伸展反応を示し、この突起伸展反応は非活動期に最大となり、活動期に最小となることが明らかになった。このことから、脳内に感染したジンジバリス菌に対するミクログリアの一連の活性化反応は非活動期に最大となり、活動期には活性化反応を規制するゲート機構の存在が想定される。
そこで本研究はこの想定されるミクログリアの活性化反応を規制するゲート機構の実態を明らかにすることを目的とする。まず、①活動期におけるジンジバリス菌に対するミクログリアの活性化反応を規制するゲート機構の存在を明らかにするため、網羅的遺伝子解析（CAGE法）を行い、ミクログリア特異的遺伝子群の日内変動を解析する。次に、②日内変動を示すジンジバリス菌に対するミクログリアの活性化反応（突起伸展、遊走、貪食、炎症惹起）に関与する遺伝子群のうち、日内変動を示すミクログリア特異的遺伝子を抽出することで想定されるゲート機構の物質的基盤を解析する。また、日内変動を示すミクログリア活性化反応に関与する遺伝子群のうち9時（非活動期）に増大する遺伝子を抽出し、ゲート機構の物質的基盤を明らかにする。また、このゲート機構が時計遺伝子の制御下にある可能性を検討する。さらに、③ アルツハイマー病ではミクログリア分子時計が変容し、想定されるミクログリアの活性化を規制するゲート機構が破綻することで過剰な脳炎症が惹起される可能性を検討する。
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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
アルツハイマー病モデルマウスとして家族性アミロイド前駆体タンパク質（APP）変異であるSweden変異とBeyreuther変異をもつAPPをノックインしたマウス（APP-KIマウス）を用いた。野生型マウスの全脳よりMACS法を用いて9時ならびに21時に単離したミクログリアよりRNAを抽出し、CAGE法による網羅的遺伝子解析を行った。その結果、野生型マウスから単離したミクログリアでは免疫・炎症反応に関連した遺伝子発現（NOS2, Saa3, S100a8, S100a9, C5ar1, Il1alpha, Il1rn, Nfkb1）は非常に低かった。一方、APP-KIマウスから単離したミクログリアではこれらの免疫・炎症反応に関連した遺伝子発現は野生型と比較して有意に大きな値を示した。これらの免疫・炎症反応に関連した遺伝子はミクログリア特異的遺伝子ではないがミクログリアにかなり選択的に発現する。さらに定量的PCR解析を行った結果、野生型マウスでは時計遺伝子であるBMAL1, PER1, PER2ならびにREV-ERBalphaのmRNA発現は9時（BMAL1）、1時（PER1,PER2）ならびに17時（REV-ERBalpha）をピークとした日内変動が認められた。また、炎症性メディエーターであるTNF-alpha, IL-1beta, NOS2ならびにIL-6のmRNA発現は5時をピークとした日内変動が認められた。一方、APP-KIマウスのミクログリアでは時計遺伝子（BMAL1, PER1, PER2ならびにREV-ERBalpha）ならびに炎症性メディエーター（TNF-alpha, IL-1beta, NOS2ならびにIL-6）のmRNA発現は野生型マウスと比較して位相のズレならびに発現量の増大が認められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果より以下のことが明らかとなった。（１）APP-KIマウスのミクログリアでは野生マウスと比較して活動期である21時に炎症性メディエーター発現の有意なに増大が認められた。（２）野生型とAPP-KIマウスとでは時計遺伝子（BMAL1, PER1, PER2ならびにREV-ERBalpha）ならびに炎症性メディエーター（TNF-alpha, IL-1beta, NOS2ならびにIL-6）のmRNA発現の日内変動に位相のズレが認められた。これらの結果より炎症性メディエーターの発現増大は時計遺伝子発現の位相のズレが関与している可能性が示唆された。そこで今後、時計遺伝子（BMAL1ならびにREV-ERBalpha）が転写因子NF-kappaBならびに内因性インヒビターIkappaBalphaの発現をどのように制御しているのかを培養ミクログリアを用いて解析する。さらにアルツハイマー病におけるミクログリアの時計遺伝子の変容の病理的意義についても検討する。
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| Causes of Carryover |
一部の試薬の国内在庫がなかったため購入を見合わせたため残額が生じた。次年度の物品費として使用する予定である。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Pterostilbene, an active component of the dragon’s blood extract, acts as an antiderpressant in adult rats.2019
Author(s)
Yang L, Ran Y, Quan Z, Wang R, Yang Q, Jia Q, Zhang H, Li Y, Peng Y, Liang J, Wang H, Nakanishi H, Deng Y, Qing H.
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Journal Title
Psychopharmacology (Berl)
Volume: 14
Pages: 658-665
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A novel autoantibody against plexin D1 in patients with neuropathic pain.2018
Author(s)
Fujii T, Yamasaki R, Iinuma K, Tsuchimoto D, Hayashi Y, Saitoh BY, Matsushita T, Kido MA, Aishima S, Nakanishi H, Nakabeppu Y, Kira JI.
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Journal Title
Ann Neurol
Volume: 84
Pages: 208-224
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Manipulation of hippocampal CA3 firing via luminopsins modulates spatial and episodic short-term memory, especially working memory, but not long-term memory.2018
Author(s)
Song D, Yang Q, Lang Y, Wen Z, Xie Z, Zheng D, Yan T, Deng Y, Nakanishi H, Qing H
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Journal Title
Neurobiol Learn Mem
Volume: 155
Pages: 435-445
DOI
Peer Reviewed
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