2022 Fiscal Year Research-status Report
玄米機能成分による脳内アセチルコリンシグナル制御と依存症・認知症改善の分子機構
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20K08912
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
益崎 裕章 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00291899)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 士毅 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40342919)
山崎 聡 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (50622792) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 玄米機能成分 / γ-オリザノール / アルコール依存 / 認知機能障害 / 動物性脂肪依存 / 脳機能 / 海馬 / 脳内報酬系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
玄米由来機能成分であるγ-オリザノールがアルコールに対する依存的嗜癖行動の予防や改善、および、高齢・動物性脂肪餌の給餌によって誘導された認知機能の低下を改善する新規の脳内メカニズムを病態モデルマウスを用いて検証した。
本年度は腹側被蓋野（VTA）に存在するAChEタンパク量を分子遺伝学的手法により人工的に抑制し、マウスのアルコール嗜好性に対する影響を検討した。VTAにアセチルコリン神経を直接投射する上流の神経核である背外側被蓋核（LDT）にAChE mRNA発現量を抑制するアデノ随伴ウィルスベクターを感染させることによりマウスのアルコール嗜好性の変化を評価した結果、LDTにおけるAChE mRNA発現量を半減させることにより、マウスのアルコール摂取量は対照の約40％程度に顕著に抑制された。個体レベルでγ-オリザノールがアルコール嗜好性を軽減する脳内メカニズムとニューロンネットワークの一端を明らかにすることが出来た。
また、動物性脂肪を長期間与え、認知機能を意図的に低下させた50週齢（ヒトで７０歳相当）の老齢C57BL/6J雄性マウスに対するγ-オリザノールの投与により、短期記憶形成の中枢である海馬 歯状回ではBrdUとDcx double-positive 細胞が非投与対照群に比べて約２倍に増加することが明らかになった。この結果はγ-オリザノールの継続投与が海馬組織の神経新生を誘導する可能性を示唆するものと考えられた。
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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
玄米由来機能成分であるγ-オリザノールがアルコールに対する依存的行動の予防・改善および認知機能低下の改善に有効であるという仮説をマウス病態モデルの解析によって検証し、臨床医学に還元できる科学的エビデンスの構築を目指している。
本年度は腹側被蓋野（VTA）に存在するAChEタンパク量を分子遺伝学的手法により人工的に抑制し、マウスのアルコール嗜好性に対する影響を検討した。VTAにアセチルコリン神経を投射する上流の神経核である背外側被蓋核（LDT）にAChE mRNA発現量を抑制するアデノ随伴ウィルスベクターを感染させることにより、マウスのアルコール嗜好性の変化を評価した結果、LDTにおけるAChE mRNA発現量を半減させることでマウスのアルコール摂取量は対照の約40％程度に顕著に抑制された。個体レベルでγ-オリザノールがアルコール嗜好性を軽減する脳内メカニズムとニューロンネットワークの一端を明らかにすることが出来た。これまでに報告がない、まったく新しいアルコール依存の脳内分子機構の解明に成功し、γ-オリザノールの有効性が分子レベル・遺伝子レベルで実証出来た。次年度以降、LC-MS/MS解析、等によりγ-オリザノールが抑制性転写因子Egr1を核とする巨大蛋白質複合体を構成する分子機序の実態解明を進め、詳細な転写制御メカニズムの全体像を明らかにする。
また、動物性脂肪を長期間与え、認知機能を意図的に低下させた50週齢（ヒトで７０歳相当）の老齢C57BL/6J雄性マウスに対するγ-オリザノールの投与により、短期記憶形成の中枢である海馬 歯状回でBrdUとDcx （ダブルコルチン）のdouble-positive 細胞が非投与対照群に比べて約２倍に増加することを明らかにした。この結果はγ-オリザノールの継続投与が海馬組織の神経細胞新生を誘導するポテンシャルを強く示唆するものであり、γ-オリザノールによる認知機能の改善効果の少なくとも一部分を説明出来る可能性が期待出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
玄米由来機能成分であるγ-オリザノールがアルコールに対する依存的嗜癖行動の予防や改善、および、高齢・動物性脂肪餌の給餌によって誘導された認知機能の低下を改善する新規の脳内メカニズムの全体像を明確にし、研究成果を原著英文論文として公表することを目指す。
現在、アセチルコリン分解酵素（AChE）が高発現し、脳報酬系ニューロンの形質を保持しているヒト神経芽細胞腫由来細胞株SH-SY5Yを用いたγ-オリザノールによるAChE 遺伝子転写制御機構をプロモーター領域の詳細な解析に取り組んでおり、全体像を明らかにしたい。
γ-オリザノールによる認知機能向上効果の分子メカニズム解明においては本年度までに明らかになった新規知見を踏まえ、老齢マウスに対する長期間のγ-オリザノール投与が実際に海馬領域の神経再生を誘発するメカニズム、等に関して機能的連関の検証を継続する。
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| Causes of Carryover |
本研究では高齢マウスを用いる実験が相当範囲を占め、当初の予想を上回る数のマウス死亡が生じたため、追加のマウスの調達・準備を余儀なくされた。その結果として脳科学的解析に供するマウス個体数が減少したため、追加実験を実施した。
γ-オリザノールによるアルコール依存行動の予防・改善効果に関わる脳内分子メカニズムに関する実験においてもマウスの報酬系神経核という超微細な組織を扱うという実験の性質上、サンプルからの核酸、タンパク回収率が予想よりも低いケースが一定の割合で含まれたため、これらに関しても追加実験を実施した。
最終年度の計画ではγ-オリザノールによる認知機能向上効果の分子メカニズム解明のため、老齢マウスに対する長期間のγ-オリザノール投与が実際に海馬領域の神経再生を誘発している可能性に関する機能的検証を実施するため、当初計画よりも長期の実験を行う必要性が生じた。
以上の理由から研究予算の次年度使用を要請した。
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