2021 Fiscal Year Annual Research Report

イミダゾールジペプチドによる社会性機能改善分子機序の解明

Research Project

Project/Area Number	21J40098
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	辻知陽金沢大学, 子どものこころの発達研究センター, 特別研究員(RPD)
Project Period (FY)	2021-04-28 – 2024-03-31
Keywords	自閉症 / 自閉症モデルマウス / バルプロ酸 / オキシトシン / 社会性行動障害 / カルノシン
Outline of Annual Research Achievements	自閉スペクトラム症（ASD）の中核症状とされている社会性を改善するような薬剤はこれまで見つかっていない。社会性行動に広く関与しているペプチドホルモンであるオキシトシン（OT）が治療薬として注目されているが、OTの頻回投与での改善効果には一貫した知見が得られておらず、臨床応用には至っていない。そこで、我々は、内在性OTの分泌を促す分子の発見が、社会性障害改善効果をもたらす治療薬となりうるのではないかと考えた。本研究では、先行研究で得られている知見からOT分泌への関与が示唆されるカルノシンの社会性機能改善分子機序の解明にむけた研究を行うことにした。ジペプチドであるカルノシンの投与効果について以下の研究を計画した。一つ目に、カルノシンによる種々のASDモデルマウスの社会性行動障害の改善効果及びその投与経路についての検証、二つ目に、カルノシンによるOT分泌メカニズムの解明、三つ目に類似ペプチドアンセリンの効果の検証を行う予定であった。今回、ASDモデルマウスであるCD157遺伝子ノックアウト（CD157KO)マウスの社会性行動障害がカルノシンの長期投与により回復することを見出した。また、CD157KOマウスの視床下部OT神経及び、社会性行動に関与する脳部位の神経活性化マーカーであるc-Fosの発現がコントロール群と比べ低く、カルノシン投与群において上昇することを確認した。さらに、CD157KOマウスのカルノシン投与群のオキシトシン分泌が上昇していた。これらの結果から、CD157KOマウスの社会性行動障害がOT神経回路の活性化及びOTの分泌上昇により改善することを示唆した論文を発表した（文献リスト）。引き続き、他のASDモデルマウスにおいても（バルプロ酸胎内暴露マウス）、カルノシン投与により社会性行動障害が改善するか否かを検討する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 我々は、ASDモデルマウスであるCD157遺伝子ノックアウト（CD157KO)マウスの社会性行動障害がカルノシンの長期投与により回復することをつきとめた。また、CD157KOマウスの視床下部OT神経及び、社会性行動関与脳部位の神経活性化マーカーであるc-Fosがコントロール群と比べ低く、カルノシン投与群が上昇することを確認した。さらに、CD157KOマウスのカルノシン投与群のオキシトシン分泌が上昇していた。これらの結果から、CD157KOマウスの社会性行動障害がOT神経回路の活性化及びOTの分泌上昇により改善することを示唆した論文を報告した。また、本研究員は、責任著者として、自閉スペクトラム症モデルマウスに関する原著論文を他にも公表している（文献リスト）。離乳前の仔マウスの社会性行動障害は、母子分離の際に発する超音波発生を検出することで解析できる。そこで、環境因子自閉症モデルマウスであるバルプロ酸胎内暴露（VPA)マウスの超音波発生パターンを解析し、一部のパターンの発生頻度がオキシトシンで回復することを発表した。この論文から、VPAマウスにおける社会性行動障害は、オキシトシン投与により回復することを示唆した。
Strategy for Future Research Activity	オキシトシン（OT）の分泌には細胞内カルシウム濃度の上昇と活動電位の発生が必要であることが知られている。そこで、カルノシンがOTニューロンに直接作用するのか否かを調べるために、OTニューロンの初代培養を確立し、カルノシン刺激による細胞内カルシウム濃度上昇を検出する実験及び、in vivo電気生理学を用いて、カルノシンが直接OTニューロンの活動に関与するか検討する計画を立てている。後者の実験は、英国Edinburgh大学生理学教室との共同研究をもって行う予定である。また、今年度は、環境因子・自閉スペクトラム症モデルマウスであるバルプロ酸胎内暴露マウスにおける社会性行動障害に対するカルノシンの効果及び、オキシトシンシグナル系神経回路の関与を検討する。