骨髄幹細胞による脳内免疫調節を介した神経救済の機構解明

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22791357
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 大滝 博和 昭和大学, 医学部, 助教 (20349062)
• Keywords: 骨髄間葉系幹細胞 / マイクログリア / 脳虚血 / 脊髄損傷 / 免疫調節 / 培養細胞 / 神経細胞死

Research Abstract

当該研究は,申請者らが見出した骨髄間葉系幹細胞(MSCs)が虚血性神経細胞死抑制し,神経細胞を保護すること,そしてその機構としてのMSCsが脳内に局在する免疫細胞であるマイクログリアと相互作用し,抗炎症作用を介して神経細胞死を抑制しているという動物実験による結果を更に詳細に解析することを主目的としている.当該年度は、アダルトマウスマイクログリア初代培養法の確立を行い,その活性化を炎症性(インターフェロンγ(IFNγ))および抗炎症性サイトカイン(インターロイキン4(IL-4))を暴露することにより同定した.さらに,神経障害モデルとして脊髄損傷モデルマウスを作成し,代表的な炎症性サイトカイン,インターロイキン1の欠損(IL-1 KO)マウスとその野生型マウスを比較検討した.またIL-1 KOマウスと野生型マウスから得た初代マイクログリア培養細胞にIFNγもしくはIL-4単独,IFNγもしくはIL-4とIL-1βを共暴露した際のマイクログリアの活性化を調べたところ,これまで炎症惹起に関わると考えられていたIL-1が抗炎症の惹起にも関与していることが明らかとなった.引き続き,マイクログリアの活性化に関し研究するとともにhMSCsがこの活性化にどのように修飾しているかの詳細を調べている.
加えて,脳虚血後のkMSCsの移植による脳梗塞抑制作用を調べた.hMSCsは多くの報告で静脈内投与するとほとんどが肺でトラップされ障害組織へ到達しないことが示されている.そこで,hMSCsの静脈内投与と総頸動脈投与後の脳梗塞を調べたところhMSCsを総頸動脈投与後すると静脈投与に比べ約1/10の細胞数で脳梗塞を有意に抑制できることが明らかとなった-

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年春の震災の影響もあり研究に対する時間が十分に取れなかったり,また予算の執行の遅れの影響もあり,H23年度,特に前半の研究が全般的に滞ってしまった.研究方法やその実施に関しては問題なく当初の計画通り行なうことができた.

Strategy for Future Research Activity

当該研究は,申請者らが見出した骨髄間葉系幹細胞(MSCs)が虚血性神経細胞死抑制し,神経細胞を保護すること,そしてその機構としてのMSCsが脳内に局在する免疫細胞であるマイクログリアと相互作用し,抗炎症作用を介して神経細胞死を抑制しているという動物実験による結果を更に詳細に解析することを主目的としている.昨年度はその解析のためにアダルトマウスよりマイクログリアの単離方法の確立およびその評価を行った.本年度はそれら培養細胞を用い,MSCsと共培養を試みこれまで,申請者がマイクログリア細胞株で見出した結果が初代培養細胞で再現可能であるか検証する.さらに,投与経路の異なるhMSCsで脳虚血後のマイクログリアの活性化に違いがあるか明らかにする.

Research Products

• [Journal Article] Interleukin-1 participates in the classical and alternative activation of microglia/macrophages after spinal cord injury (2012)
  • Author(s): Sato A, Ohtaki H, Tsumuraya T, Song D, Ohara K, Asano M, Iwakura Y, Atsumi T, Shioda S
  • Journal Title: J Neuroinflammation Volume: 9 Pages: 65
  • DOI: doi:10.1186/1742-2094-9-65.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and localization of the orexin-1 receptor (OX1R) after traumatic brain injury in mice (2011)
  • Author(s): Mihara Y, Dohi K, Yofu S, Nakamachi T, Ohtaki H, Shioda S, Aruga T
  • Journal Title: J Mol Neurosci Volume: 43(2) Pages: 162-8
  • DOI: doi:10.1007/s12031-010-9438-6.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of PACAP in neural stem/progenitor cell and astrocyte-from neural development to neural repair (2011)
  • Author(s): Nakamachi T, Farkas J, Watanabe J, Ohtaki H, Dohi K, Arata S, Shioda S
  • Journal Title: Curr Pharm Des Volume: 17 Pages: 973-984
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Edaravone increased regional cerebral blood flow after TBI
  • Author(s): Miyamoto K, Ohtaki H, Dohi K, Tsumuraya T, Nakano H, Kiriyama K, Song D, Aruga T, Shioda S
  • Journal Title: Acta Neurochirurgica Suppl Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment and characterization of primary adult microglial culture in mice
  • Author(s): Ohtaki H, Tsumuraya T, Song D, Sato A, Ohara K, Miyamoto K, Nakano H, Kiriyama K, Dohi K, Hiraizumi Y, Matsunaga M, Shioda S
  • Journal Title: Acta Neurochirurgica Suppl Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト間葉系幹細胞移植による脊髄損傷の改善過程における下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチドの関与の可能性 (2012)
  • Author(s): 圓谷 智海、大滝博和、宋 丹丹、中町 智哉、佐藤 敦 、平 泉 裕、渥美 敬、塩田 清二
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府,山梨
  • Year and Date: 20120326-28
• [Presentation] マウス頭部外傷モデルにおけるエダラボンの神経保護作用についての検討 (2012)
  • Author(s): 宮本和幸, 大滝博和, 土肥謙二, 佐藤和恵, 有賀徹, 塩田清二
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府,山梨
  • Year and Date: 20120326-28
• [Presentation] 核タンパクの摂取はパーキンソン病様モデル動物の症状を予防する (2012)
  • Author(s): 桐山恵介、大滝博和、小林夏季、松永政司、塩田清二
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府,山梨
  • Year and Date: 20120326-28
• [Presentation] PACAP誘導性の涙液分泌におけるアクアポリン5の役割 (2012)
  • Author(s): 中町智哉,会沢洋一,大滝博和,養父佐知子,関保,和田悦洋,加賀美信幸,荒田悟,新谷紀人,橋本均,馬場明道,塩田清二
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府,山梨
  • Year and Date: 20120326-28
• [Presentation] 神経損傷モデルにおける骨髄幹細胞による神経再生 (2012)
  • Author(s): 大滝博和
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府,山梨(招待講演)
  • Year and Date: 20120326-20120328
• [Presentation] マウス頭部外傷モデルにおけるエダラボンの神経保護作用についての検討 (2012)
  • Author(s): 宮本和幸, 大滝博和, 土肥謙二, 中村俊介, 三宅康史, 塩田清二, 有賀徹
  • Organizer: 第35回日本脳神経外傷学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20120309-10
• [Presentation] The retinoprotective effect of exogenous PACAP involves a Modulation of retinal microglia/macrophage (2011)
  • Author(s): Wada Y, Nakamachi T, Endo K, Seki T, Ohtaki H, Tsuchikawa D, Hori M, Farkas J, Tsuchida M, Yoshikawa A, Kagami N, Imai N, Shioda S
  • Organizer: The 10th International Symposium on VIP-PACAP and Related Peptides
  • Place of Presentation: Eilat, Israel
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] POSSIBLE INVOLVEMENT OF PACAP ON IMPROVEMENT OF SPINAL CORD INJURY BY HUMAN MESENCHYMAL STEM CELLS (2011)
  • Author(s): Tsumuraya T, Ohtaki H, SONG T, Nakamachi T, Sato A, Hiraizumi Y, Atsumi T, Shioda S
  • Organizer: The 10th International Symposium on VIP-PACAP and Related Peptides
  • Place of Presentation: Eilat, Israel
  • Year and Date: 20111213-16
• [Presentation] PACAP stimulates the lacrimation via aquaporine 5 translocation in mouse (2011)
  • Author(s): Nakamachi T, Aizawa Y, Ohtaki H, Seki T, Wada Y, Kagami N, Arata S, Hashimoto H, Shintani N, Baba A, Farkas J, Reglodi D, Shioda S
  • Organizer: The 10th International Symposium on VIP-PACAP and Related Peptides
  • Place of Presentation: Eilat, Israel
  • Year and Date: 20111213-16
• [Presentation] Edaravone suppressed secondary neuronal cell damage after traumatic brain injury in mice (2011)
  • Author(s): Miyamoto K, Ohtaki H, Dohi K, Song D, Tsumuraya T, Nakano H, Kiriyama K, Kageyama H, Aruga T, Shioda S
  • Organizer: Neuroscience 2011
  • Place of Presentation: Washington DC
  • Year and Date: 20111112-20111116
• [Presentation] Interleukin-1 gene deficient mice modulate microglial activation after spinal cord injury (2011)
  • Author(s): Ohtaki H, Sato A, Tsumuraya T, Song D, Nakano H, Kiriyama K, Miyamoto K, Shioda S
  • Organizer: Neuroscience 2011
  • Place of Presentation: Washington DC
  • Year and Date: 20111112-20111116
• [Presentation] Therapeutic time window of edaravone on traumatic brain injury in mice (2011)
  • Author(s): Miyamoto K, Ohtaki H, Dohi K, Song D, Tsumuraya T, Nakano H, Kiriyama K, Aruga T, Shioda S
  • Organizer: Brain Edema 2011
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 20111022-24
• [Presentation] Anti-inflammatory effect of human MSCs on global ischemia (2011)
  • Author(s): Ohtaki H, Song D, Nakano H, Miyamoto K, Tsumuraya T, Dohi K, Prockop DJ, Shioda S
  • Organizer: Brain Edema 2011
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 20111022-24
• [Presentation] Suppression of oxidative stress on PACAP might involve in the neuroprotection (2011)
  • Author(s): Ohtaki H, Miyamoto K, Tsumuraya T, Kiriyama K, Nakano H, Song D, Nakamachi T, Hiraizumi Y, Matsunaga M, Shioda S
  • Organizer: Satellite Symposium of the 20th Annual Meeting of the Israel Society for Neuroscience Basic and Clinical Research of GPCRs
  • Place of Presentation: Eilat, Israel
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] The exogenous PACAP is possible modulator of the activation of retinal microglia/macrophage in the injured retina Wada Y, Nakamachi T, Endo K, Seki T, Ohtaki H, Tsuchikawa D, Hori M, Farkas J, Tsuchida M, Yoshikawa A, Kagami N, Imai N, Shioda S (2011)
  • Author(s): Wada Y, Nakamachi T, Endo K, Seki T, Ohtaki H, Tsuchikawa D, Hori M, Farkas J, Tsuchida M, Yoshikawa A, Kagami N, Imai N, Shioda S
  • Organizer: Satellite Symposium of the 20th Annual Meeting of the Israel Society for Neuroscience Basic and Clinical Research of GPCRs
  • Place of Presentation: Eilat, Israel
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] 脊髄損傷マウスにおけるマイクログリア/マクロファージ活性化へのインターロイキン1の関与 (2011)
  • Author(s): 佐藤敦,大滝博和,小原賢司,圓谷智海,宋丹丹,渥美敬,塩田清二
  • Organizer: 第58回昭和医学会総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-11-26
• [Presentation] 外傷モデルにおけるエダラボンの神経保護作用についての検討 (2011)
  • Author(s): 宮本和幸, 大滝博和, 土肥謙二, 佐藤和恵, 有賀徹, 塩田清二
  • Organizer: 第58回昭和医学会総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-11-26
• [Presentation] Neuroprotection of hMSCs on CNS diseases (2011)
  • Author(s): Ohtaki H
  • Organizer: Texas A&M Invited Seminar
  • Place of Presentation: Temple, TX(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-10
• [Presentation] 核タンパク質のパーキンソン病モデル動物に対する予防効果の検討第6回核酸・核タンパク機能性研究会学術集会恵庭・北海道2011/8/8 (2011)
  • Author(s): 桐山恵介、大滝博和、小林夏季、松永政司、塩田清二
  • Organizer: 第6回核酸・核タンパク機能性研究会学術集会
  • Place of Presentation: 恵庭・北海道
  • Year and Date: 2011-08-08