Elucidation of neuroinflammation and brain function control mechanism by alpha1,6 fucose

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K06547
• Research Institution: Tohoku Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 福田 友彦 東北医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (40433510)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: α1,6フコシル化 / Fut8 / 神経炎症

Outline of Annual Research Achievements

N-結合型糖鎖の根元にα1,6フコースを転移する糖転移酵素(Fut8)欠損マウスの脳ではグリア細胞の活性化・炎症反応が生じ易いことを見出し、さらにFut8ヘテロ欠損マウスが野生型マウスとの中間の表現型であった。これらは、生理的な状況ではα1,6フコースによりグリア細胞の活性化が抑制されていることを強く示唆していることから、α1,6フコシル化の減少が炎症反応に対する脆弱性を増すのであれば、α1,6フコシル化を増加させれば炎症反応を抑制できると考えた。
まず、α1,6フコースを増加のため、先天性糖鎖形成異常症の糖鎖補充療法を参考に、Fut8のドナー基質であるGDP-フコース合成のsalvage経路を活性化させるL-フコース投与による方法を試みたところ、投与期間・投与量など、マウス脳内でα1,6 フコシル化を効果的に増加させるL-フコースの投与方法を確立した。
また、Fut8ヘテロ欠損マウスの脳で弱い炎症が慢性的に生じていることから、IL-6の挙動を高感度で可視化できる炎症可視化Fut8ヘテロ欠損マウスを用いて、炎症状態をモニターしたところ、炎症を誘導しない状況でもRT-PCRでは指標となるルシフェラーゼ（LUC）遺伝子の発現差が確認できるもののin vivo imaging system (IVIS)を用いた、生体脳では野生型との差が検出出来なかった。刺激が無い状態での炎症反応が小さいことが示されたので、LPSを用いて炎症を誘導したところ、Fut8ヘテロ欠損マウスはLPSに対する応答が野生型より大きいことと、L-フコースの投与による炎症抑制効果を明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

脳内における抗炎症作用薬が統合失調症の治療における増強療法の一つの手段となりうると考えられていることから、L-フコース経口投与と神経保護作用を有する薬剤(塩酸ミノサイクリン)の併用による相乗効果をIVIS・ミクログリア活性化・行動試験で評価する計画であったが、この段階まで進まなかった。しかし、Fut8ヘテロ欠損マウスはLPSに対する応答が野生型より大きいこと、L-フコースの投与による炎症抑制効果を明らかに出来たので、最も大切な点はクリアできたと考えている。今回到達しなかった部分は、大切な部分であるが、応用的な部分でもあるので、次年度に引き続き行う。

Strategy for Future Research Activity

今年度到達しなかった、L-フコース経口投与と神経保護作用を有する薬剤(塩酸ミノサイクリン)の併用による相乗効果の検討に加え、ホモ欠損マウスと異なり、統合失調症様症状が認められないFut8ヘテロ欠損マウスに、拘束ストレス負荷を加えることにより、統合失調症のエンドフェノタイプとして用いられるプレパルス抑制に障害が現れることから、拘束ストレス負荷Fut8ヘテロ欠損マウスに対するL-フコース投与効果をプレパルス抑制の測定で明らかにする。さらに、その分子メカニズムを明らかにするため、AMPA受容体の複合体形成と機能変化を検討する。

Causes of Carryover

1,181円の次年度使用額が生じたが、少額であり、次年度の交付決定額の使用計画に変更は生じない。