2019 Fiscal Year Research-status Report
Mutual adjustment of autonomic nervous system and nitric oxide biosynthesis via tetrahydrobiopterin
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19K07331
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
一瀬 千穂 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (10247653)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | テトラヒドロビオプテリン / 一酸化窒素 / 自律神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テトラヒドロビオプテリン(BH4)は、芳香族アミノ酸水酸化酵素および一酸化窒素(NO)合成酵素(NOS)の活性に必須のコファクターである。このため細胞内のBH4量や利用効率が変化すると、神経伝達物質であるモノアミンやNOの産生が大きく変化する。この研究ではBH4の生合成・再還元にかかわる複数の酵素の遺伝子改変マウスおよび組織・培養細胞を用いて、BH4と循環器疾患および神経・精神疾患の関連について明らかにする。特にBH4欠損で生じる不安定な高血圧と持続勃起症（Priapism）のメカニズム、自律神経系とNO産生系の相互調節、BH4による部位特異的チロシン水酸化酵素(TH)タンパク質量の維持機構について重点的に解明することを目的としている。
2019年度は野生型マウスおよびPriapismを発症したセピアプテリン還元酵素（SPR）遺伝子ノックアウトマウス（Spr-/-）にBH4とvehicleを反復投与し、症状の改善と組織中のモノアミン、THおよび神経型NOS（nNOS）のタンパク質量の比較実験を実施した。またSPR遺伝子を組織特異的かつ誘導的に破壊するため、共同研究先よりSPR遺伝子中にLoxPサイトを挿入したマウス（Spr-floxed）およびTH遺伝子中にLoxPサイトを挿入しかつ組み換え酵素Creとエストロゲン受容体の融合分子をノルアドレナリンおよびアドレナリン産生細胞で発現するマウス（Th-floxed, DBH-CreERT2）を共同研究先より本学に搬入した。
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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
（１）Spr-/-マウスで発症するPriapismの機序の解析: Spr-/-マウスは4ヵ月齢以上のオスに、重篤なPriapismを生じる。2019年度は野生型マウスおよびPriapismを発症したSpr-/-マウスにBH4とvehicleを反復投与し、症状の改善と組織中のモノアミン、THおよびnNOSのタンパク質量の解析を行った。また、BH4のリサイクル酵素であるキノノイド型ジヒドロプテリン還元酵素（QDPR）遺伝子ノックアウトマウス(Qdpr-/-)について血小板凝集能の測定を行った。
（２）Cre-loxPシステムを用いた組織特異的BH4産生酵素遺伝子破壊マウスの解析: SPR遺伝子を組織特異的かつ誘導的に破壊するため、共同研究先よりSpr-floxedマウスおよびTh-floxed, DBH-CreERT2マウスを共同研究先より本学に搬入した。
（３）培養細胞を用いた、BH4産生量の増大に伴って発現が変動する分子の探索: 上記（１）、（２）の実験を優先して行うため、培養細胞系を用いた実験はPendingしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）Spr-/-マウスで発症するPriapismの機序の解析
Priapismを発症したSpr-/-マウスへのBH4反復投与を継続して行い、組織中のモノアミンおよびTHタンパク質量の変化を明らかにする。2020年度中には結論を得るための十分な例数が得られる見込みである。
（２）Cre-loxPシステムを用いた組織特異的BH4産生酵素遺伝子破壊マウスの解析
Spr-floxedマウスおよびTh-floxed, DBH-CreERT2マウスの精子採取・体外受精により系統をクリーン化し、本学施設内にマウスを導入する。交配によってSpr-floxed, DBH-CreERT2マウスを作成する。Cre活性誘導のための条件を決定し、交感神経および副腎髄質でSpr遺伝子を誘導的に破壊して、TH・モノアミンの変化と表現型の解析を行う。
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| Causes of Carryover |
遺伝子組み換え体マウス2系統の本学への輸送とクリーン化に約40万円を必要とするが、その進行が遅れたため残額が生じた。精子の凍結と体外受精は2020年度初頭に予定されているため、その経費に充てる予定である。
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