2019 Fiscal Year Research-status Report
細胞外マトリックスperlecanによる脳血管障害の新規修復治療法の開発
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19K09511
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中村 晋之 九州大学, 大学病院, 助教 (80713742)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペリサイト / 細胞外マトリックス / 脳梗塞 / 組織修復 / 血液脳関門 / 慢性虚血 / 再髄鞘化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳血管障害に対する機能回復治療の開発のため、neurovascular unitにおいて基底膜を構成する細胞外マトリックス(ECM)蛋白perlecanに着目し、perlecan knockout (KO)マウスを用いて脳梗塞モデルにおける組織修復過程を検討した。Perlecan KOマウスでは脳梗塞のサイズおよび血液脳関門(Blood-brain barrier: BBB)の破綻の増悪がみられ、同蛋白がBBBの維持に必要であることを明らかとした。一方、perlecan KOマウスでは、脳梗塞後に生じるペリサイトの遊走・集蔟が抑制されたことから、組織修復過程にとって重要なペリサイト活性化にperlecanが関わっていることが示唆された。培養細胞での検討の結果、perlecanのC末端側フラグメントであるdomain V (DV)が、ペリサイト上のintegrin α5を介して接着およびPDGFシグナルの活性化をもたらし、結果としてペリサイト遊走をもたらすことを明らかとした。さらに、脳梗塞後にperlecan DVを投与すると投与蛋白は梗塞巣に蓄積し、梗塞サイズの縮小やペリサイト活性化がもたらされる可能性が示唆された（Nakamura, J Cell Biol 2019）。
近年、慢性脳虚血に伴う大脳白質病変の病態や認知症においても、ペリサイトの脱落・変性が関与していることが注目されている。我々は脳梗塞組織修復過程においてペリサイトによるアストロサイトの活性化、オリゴデンドロサイト前駆細胞(oligodendrocyte precursor cell: OPC)分化による再髄鞘化が重要であることを報告した(Shibahara, eNeuro 2020)。慢性脳虚血の病態で同様の機序による組織修復が起こりえるのではないかと考え、現在、クプリゾン投与による慢性脳虚血モデルにおけるオリゴデンドロサイトへの影響ならびにOPCの分化による再髄鞘化について検討を行っている。
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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
1. 脳梗塞におけるperlecanの役割
ECM蛋白perlecanの脳梗塞における役割を明らかとするため、BBBの破綻、ペリサイト活性化、修復機構の促進などに及ぼす影響について検討した。Perlecan KOマウスでは脳梗塞のサイズおよびBBBの破綻の増悪がみられた。一方、perlecan KOマウスでは、脳梗塞後に生じるペリサイトの遊走・集蔟が抑制され、perlecanのC末端側フラグメントであるdomain V (DV)が、ペリサイト上のintegrin α5を介して接着およびPDGFシグナルの活性化をもたらし、結果としてペリサイト遊走をもたらすことを明らかとした。さらに、脳梗塞後にperlecan DVを投与すると投与蛋白は梗塞巣に蓄積し、梗塞サイズの縮小やペリサイト活性化がもたらされる可能性が示唆された（Nakamura, J Cell Biol 2019）。現在、ペリサイト活性化をもたらすperlecanフラグメント蛋白の作成を行っている。
2. 慢性脳虚血モデルにおけるperlecanの役割
脳梗塞組織修復過程においてペリサイトによるアストロサイトの活性化、OPC分化による再髄鞘化が重要であることを報告した(Shibahara, eNeuro 2020)。慢性脳虚血の病態で同様の機序による組織修復が起こりえるのではないかと考え、現在、Perlecan KOマウスを用いて慢性脳虚血モデルにおける表現型の違いについて検討を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
急性期脳梗塞に対する血管内治療やrt-PA静注療法などの急性期治療は近年目覚ましい進歩を遂げ、救命率の向上や後遺症の軽減がもたらされているものの、脳血管障害は未だ死因 の多くを占め、寝たきりとなり介護を必要とする最大の要因である。これまでの脳梗塞に対する基礎研究では神経保護を目的とした薬剤の開発が主体であったが、近年neurovascular unit全体の相互作用に着目した治療法の開発が求められている。我々が取り組んでいるペリサイト-アストロサイト-OPC連関の概念は脳梗塞組織修復の機序を語る上で鍵となると考え、現在種々の方面からのアプローチを行っている。
また、各細胞間に存在するECMに着目した研究はこれまでほとんど無く、臨床応用には至っていない。現在、ECMの分野では蛋白のどの部分に細胞活性化をもたらす作用があるのかを明らかとし、遺伝子組換え蛋白として精製・使用する手法が多く用いられ、臨床応用が可能となってきている。ECMフラグメントが各細胞にどのような影響をもたらしうるかを明らかとする一方で、drug delivery systemを考慮しながら脳梗塞組織修復・機能回復治療薬の開発を進めていく方針である。
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