2020 Fiscal Year Research-status Report
老化脳ペリサイト病変化を基盤とする高齢発症てんかん病態の機構解明とその防御法開発
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20K16065
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
岩尾 卓朗 福岡大学, 薬学部, 助教 (30846374)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 血液脳関門 / 脳ペリサイト / 細胞老化関連分泌現象(SASP) / 加齢 / ドコサヘキサエン酸(DHA) / Mfsd2a / 脳血管内皮細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では加齢による脳血管の機能劣化が慢性的な脳内炎症を引き起こすことで脳神経細胞障害が増幅し、さらに頭部外傷による脳血管障害の重積が爆発的に脳内炎症を加速させ神経機能の憎悪回路が駆動される結果、高齢発症てんかんが顕在化すると仮説した。中でも、脳ペリサイトの加齢性病変化を基軸とした脳神経血管機構を構成する細胞のクロストーク異常による脳神経血管機構制御機構破綻を高齢発症てんかん病態形成機構の核として捉えている。本年度は脳ペリサイトとNVU構成細胞のクロストークに与える加齢の影響を解明することを主眼に以下の研究実績を得た。
1) 我々は通常の脳ペリサイトと比べ、老化マーカーであるβガラクトシダーゼ、p16、p21、p53の発現量が増加した老化型脳ペリサイトの作製に成功した。この老化型脳ペリサイトは細胞老化関連分泌現象(senescence associated secretory phenotype ; SASP)を生じIL-6、Il-1β、MMP-9の分泌量の増加をもたらした。更に老化型脳ペリサイトはBBBバリア機能を減弱させることを明らかにした。加齢に伴う脳ペリサイトの変化がBBBバリア機能の破綻、脳内炎症形成に寄与する可能性が示された。
2) 加齢マウスの全脳におけるDHAの脳内取り込み量は、若年マウスと比べ有意に減少した。加齢マウスの脳微小血管における密着結合タンパク質(ZO-1, claudin5)発現量は有意に減少したが、DHAのトランスポーターであるMfsd2a発現量に変化はなかった。また、脳ペリサイトのマーカーであるPDGFRβ発現量は有意に減少した。以上のことから、加齢マウスにおけるDHA脳内取り込み量の減少は脳ペリサイトの加齢による変化に起因したMfsd2aの機能低下による可能性が示された。
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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
加齢に伴う脳ペリサイトの変化を捉えるために、老化型ペリサイトを作製し老化マーカーやSASP因子分泌量の増加、ペリサイトマーカーの変動を明らかにすることができた。そしてこの老化型脳ペリサイトが脳血管内皮細胞のBBBバリア機能に与える影響を明らかにすることができた。本研究では脳ペリサイトの老化が脳内炎症形成、BBB機能破綻をもたらすと仮説しており、概ね仮説に沿った実験結果を得ている。この老化型脳ペリサイトがオリゴデンドロサイト前駆細胞、ミクログリアに与える影響についても現在評価中であり、老化型脳ペリサイトがもたらす脳恒常性の破綻についても一定の見解を得ることが期待される。
脳血管内皮細胞のDHA取り込みに対する老化型脳ペリサイトの影響を評価する実験についても現在着手している。加齢マウスにおいてDHA脳内取り込み量が低下しており、その際脳微小血管において脳ペリサイトのマーカーであるPDGFRβ発現量が低下していることを明らかにした。脳血管内皮細胞に発現するDHAトランスポーターであるMfsd2aの発現には脳ペリサイトが大きく関与していることが示唆されており、老化型脳ペリサイトを用いたこのin vitro実験によりDHAの取り込みに対する脳ペリサイトの加齢の影響を評価できると期待される。本研究では、脳ペリサイトの老化がDHA取り込み量の低下を招くことで脳内炎症防御機構の破綻、脳神経機能異常を招くと仮設しており、こちらも概ね仮説に沿った実験結果を得ることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度老化型脳ペリサイトを作製し、脳ペリサイトの加齢による変化を捉えることができた。今後この老化型脳ペリサイトと他のNVU構成細胞（ミクログリア、オリゴデンドロサイト前駆細胞、脳神経細胞）との共培養実験を行い、in vitroにおいて細胞間クロストークに与える老化型脳ペリサイトの影響を評価する。更に、老化型脳ペリサイト機能改善薬の候補となる既存の医薬品を投与することで細胞間クロストーク異常が改善されるのかin vitroにおいて追求する。
現在脳血管内皮細胞のDHA取り込みに対する老化型脳ペリサイトの影響を評価する実験に着手し、培養日数等の培養条件を検討中である。通常型脳ペリサイトを共培養し血管内皮細胞におけるDHAの取り込み量が増加する条件を探索する。
加齢に伴いDHA脳内取り込み量は減少し、それと反比例するように加齢に伴いピロカルピン誘発性てんかん発作の重症度は増加する実験証拠を得た。このDHA取り込み量の減少が加齢に伴うてんかん発作閾値の低下を招くことを示すため、継続的なDHA投与を行うことでてんかん発作閾値が上昇するか評価する。
加齢に伴いピロカルピン誘発性てんかん発作の重症度が増加するため、老齢TBIモデルを作製するにあたり、ピロカルピンによって老齢マウスでてんかん発作を生じない投与量を検討する必要がある。
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| Causes of Carryover |
本年度は学会参加に伴う旅費の使用がなく、物品費として使用する金額が当初予定よりも多くなったため。次年度使用額については、試薬購入の物品費に充当する予定である。
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Research Products
(4 results)
