Role of proinflammatory cytokines in axon degeneration induced by environmental electrophiles

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K17277
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Zong Cai 東京理科大学, 薬学部薬学科, 講師 (20817267)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 親電子物質 / 神経 / 炎症 / サイトカイン

Outline of Final Research Achievements

It has been reported that exposure to environmental electrophiles, such as acrylamide and 1-bromopropane, induces degeneration of noradrenergic neurons, but the underlying mechanisms remain unclear. In this study, the role of microglia, inflammatory cytokines, and the protective effects of cytokine inhibition were investigated using genetically modified mice and in vitro models. The results suggested that the cytokine IL-1β protects the brains of mice from acrylamide-induced neurotoxicity. Moreover, inhibition experiments using anti-TNF-α antibody/TNF-α KO, antioxidants, or activators of Nrf2, which is responsible for anti-oxidative stress, showed alleviation effects on acrylamide-induced noradrenergic axonal degeneration.

Free Research Field

環境労働衛生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、日本ではアルツハイマー認知症などの神経変性疾患は高齢化に伴い発症率が増加しており、大きな社会問題となっている。神経変性疾患の発症原因の解明や予防・治療法の開発が社会的に求められており、喫緊の課題となっている。本研究では、環境中や食品中に広く存在する親電子性物質の代表の一つであるアクリルアミド誘発性のノルアドレナリン神経変性におけるミクログリア活性化、炎症性サイトカインの役割、および炎症性サイトカイン阻害の防御効果を明らかにした。この結果は、環境中の様々な化学物質の神経毒性スクリーニングや神経変性疾患のバイオマーカーの確立にも貢献すると考えられる。