亜鉛輸送担体に着目した脳卒中後遺症に関わるミクログリア極性転換の制御機構の解明

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19J23044
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 新武 享朗 高知大学, 総合人間自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Keywords: ミクログリア / 亜鉛 / 亜鉛トランスポーター

Outline of Annual Research Achievements

本年度の研究は、M1ミクログリアにおける亜鉛トランスポーター遺伝子発現変化について調べるため、M1誘導作用のあるリポ多糖（LPS）をマウス由来ミクログリア細胞株であるBV-2に添加した。その結果、LPS添加12-18時間後におけるZIP8遺伝子の発現量が増加していた。また、LPS添加18-24時間後におけるZnT4遺伝子の発現量が低下していた。次に、C57BL/6マウス由来初代培養ミクログリアにおいてもBV-2細胞と同様に亜鉛トランスポーター遺伝子発現が変化するか否かを検討したところ、BV-2細胞とは異なり、ZIP8遺伝子はLPS添加6-24時間後において発現量が低下していた。また、ZnT4遺伝子についてはLPS添加3-6時間後においては発現量が増加し、LPS添加9-12時間後においては低下していた。これらのことから、細胞株と初代培養細胞においてLPS刺激による亜鉛トランスポーター遺伝子発現変化は異なる反応を示すことが明らかとなった。
また、M2ミクログリアにおける亜鉛トランスポーター遺伝子発現変化についても調べるため、M2誘導作用のあるIL-4を初代培養ミクログリアに添加した。その結果、ZIP7, 8, 13およびZnT1, 4, 5, 7の遺伝子発現が増加することが明らかとなった。この中でもZnT4遺伝子はIL-4添加3-24時間後までコントロール群と比べて最も顕著に増加していた。
以上の結果から、ミクログリアの極性変化に伴い亜鉛トランスポーター遺伝子発現が変化することが明らかとなった。これらの成果は、亜鉛トランスポーターがミクログリアの極性変化に関与していることを示唆している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、細胞株と初代培養細胞において亜鉛トランスポーターの反応性が異なることを見出した。さらに、14種類のZIPファミリーおよび9種類のZnTファミリーの計23種類が知られている亜鉛トランスポーターの中から、ZnT4に標的を絞り込むことができた。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、亜鉛トランスポーターをZnT4に絞り込むことができた。そこで、ミクログリアM2/M1極性転換におけるZnT4の役割について、主にM2/M1極性転換後の炎症性サイトカイン産生を評価することにより検討することを計画している。

Research Products

• [Journal Article] Zinc-aggravated M1 microglia regulate astrocytic engulfment via P2×7 receptors (2020)
  • Author(s): Hamada Tomoya、Aratake Takaaki、Higashi Youichirou、Ueba Yusuke、Shimizu Takahiro、Shimizu Shogo、Yawata Toshio、Ueba Tetsuya、Nakamura Rina、Akizawa Toshifumi、Fujieda Mikiya、Saito Motoaki
  • Journal Title: Journal of Trace Elements in Medicine and Biology Volume: 61 Pages: 126518～126518
  • DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126518
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brain zinc dyshomeostasis and glial cells in ischemic stroke (2019)
  • Author(s): Higashi Youichirou、Aratake Takaaki、Shimizu Shogo、Shimizu Takahiro、Saito Motoaki
  • Journal Title: Folia Pharmacologica Japonica Volume: 154 Pages: 138～142
  • DOI: 10.1254/fpj.154.138
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 亜鉛増悪化M1ミクログリアはP2X7受容体を介したアストロサイト食作用を抑制する (2020)
  • Author(s): Takaaki Aratake, Youichirou Higashi, Tomoya Hamada, Takahiro Shimizu, Shogo Shimizu, Suo Zou, Masaki Yamamoto, Yoshiki Nagao, Rina Nakamura, Toshifumi Akizawa, Motoaki Saito
  • Organizer: 第93回日本薬理学会年会
• [Presentation] The brain ischemia in the dark period reduces ischemia-induced zinc toxicity via EAAC1 expression (2019)
  • Author(s): Aratake T, Higashi Y, Hamada T, Shimizu T, Shimizu S, Zou S, Yamamoto M, Nagao Y, Nakamura R, Akizawa T, Saito M
  • Organizer: International Society for Trace Element Research in Humans 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Circadian rhythm influences ischemic zinc toxicity (2019)
  • Author(s): Aratake T, Higashi Y, Hamada T, Shimizu T, Shimizu S, Zou S, Yamamoto M, Nagao Y, Nakamura R, Akizawa T, Saito M
  • Organizer: The 6th Meeting of International Society for Zinc Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 暗期のEAAC1発現量増加は脳虚血後のキレータブル亜鉛を介した海馬神経傷害を軽減する (2019)
  • Author(s): 新武享朗, 東洋一郎, 濱田朋弥, 清水孝洋, 清水翔吾, Zou Suo, 山本雅樹, 長尾佳樹, 中村里菜, 秋澤俊史, 齊藤源顕
  • Organizer: 第72回日本薬理学会西南部会
• [Presentation] 暗期に増加するEAAC1は脳虚血後のキレータブル亜鉛を介した海馬障害を軽減させる (2019)
  • Author(s): 新武享朗, 東洋一郎, 濱田朋弥, 清水孝洋, 清水翔吾, Zou Suo, 山本雅樹, 長尾佳樹, 中村里菜, 秋澤俊史, 齊藤源顕
  • Organizer: 第4回黒潮カンファレンス
• [Presentation] 亜鉛誘導性増悪化M1ミクログリアはアストロサイトの食作用を低下させる (2019)
  • Author(s): 新武享朗, 東洋一郎, 濱田朋弥, 清水孝洋, 清水翔吾, Zou Suo, 山本雅樹, 長尾佳樹, 中村里菜, 秋澤俊史, 齊藤源顕
  • Organizer: メタルバイオサイエンス研究会2019
• [Presentation] 暗期に増加するEAAC1は脳虚血後のZn2+毒性を軽減させる (2019)
  • Author(s): 新武享朗, 東洋一郎, 清水孝洋, 清水翔吾, 濱田朋弥, Zou Suo, 山本雅樹, 長尾佳樹, 中村里菜, 秋澤俊史, 齊藤源顕
  • Organizer: 第2回中四国薬理学懇話会
• [Presentation] ミクログリア細胞内Zn2+放出はIL-4誘導性arginase-1発現および貪食活性を制御する (2019)
  • Author(s): 新武享朗, 東洋一郎, 濱田朋弥, 清水孝洋, 清水翔吾, 山本雅樹, 長尾佳樹, Zou Suo, 中村里菜, 秋澤俊史, 齊藤源顕
  • Organizer: 第19回日本亜鉛栄養治療研究会