HIV関連神経認知障害(HANDs)の発症機序に関する分子病理学的研究

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25461285
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 出雲 周二 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (30143811)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古川 良尚 鹿児島大学, 医学部・歯学部附属病院, 講師 (00359978) ; 久保田 龍二 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (70336337)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 神経病理学 / ウイルス / 認知障害 / 神経免疫学

Research Abstract

本研究の目的はcART 治療下に免疫不全の進行とは独立して遷延性に発症進行する行動認知障害としてのHANDsについて、これまでの国立感染研との共同研究体制のもとでサルエイズモデルを開発し、そのサルエイズモデル、ヒト剖検脳組織をもちいて発症の分子病態を解明することである。
サルエイズモデルの神経病理学的解析をすすめ、SIV脳炎病変については、これまで報告したSIVenv/MERTに加えて、強病原性SIV0302-2接種サルが非常に高いウイルスロードを示し、短期間で広範に多核巨細胞を伴う典型的SIV脳炎が生じることを見出した。また、マクロファージ指向性SIV接種サルの感染早期のウイルスロードがピークに達する時期に脳血管周囲マクロファージ、ペリサイトに既にウイルス感染が生じていることを見出した。
大脳皮質の変性病変については、これまでにアストロサイトに特異的に発現し、グルタミン酸などの興奮性アミノ酸を細胞間隙から取り除き、神経保護作用を行っているEAAT2がびまん性に低下していることを報告したが、同様にアストロサイトに特異的な水チャンネル蛋白質で脳血管関門の調節にかかわっているアクアポリン４（AQP4）もEAAT2の低下に比例して低下していることを見出した。いずれもアストロサイトの一次的機能低下を示唆している。さらに中国アモイ大学Xing教授との共同研究として、大脳皮質にSIV-Tatを介したmeninの発現亢進が生じており、神経細胞のアポトーシスにつながっていることを明らかにした。
ヒト剖検脳の解析はウィーン大学剖検脳を用いて、サルで見出されたAQP4の発現低下について解析し、サルと同様にEAAT2の低下と比例してAQP4の発現が低下していることを明らかにした。また、アストロサイトとともに神経細胞のアポトーシスも観察され、アストロサイトの機能不全が神経細胞死につながっていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的は抗ウイルス療法のもとでHIV感染症の新たな問題となっているHANDsについて、サルエイズモデル、ヒト剖検脳組織をもちいて発症の分子病態を解明することである。これまでの国立感染研との共同研究体制を継続するとともに、新たに中国アモイ大学に着任したXing教授との共同研究も開始できた。
これまでに蓄積されたサルエイズモデル、ヒト剖検脳を用いた病理組織解析により、強病原性SIV0302-2接種サルに短期間で広範に多核巨細胞を伴う典型的SIV脳炎が生じることを見出し、炎症性病態の有力な動物モデルとなる可能性が示された。また、SIV感染早期に脳血管周囲では既にウイルス感染が生じていることを見出した。
大脳皮質の変性病変についても、アストロサイトに特異的な水チャンネル蛋白質で脳血管関門の調節にかかわっているAQP4もEAAT2の低下に比例し、アストロサイトの一次的機能低下を示した。さらに中国アモイ大学Xing教授との共同研究で、皮質神経細胞の変性機序についても解析が進み、変性病態の全体像が明らかになりつつある。
ヒト剖検脳の解析はウィーン大学剖検脳を用いて、サルで見出された大脳皮質病変と同様の変化がヒトHIV感染者の脳組織でも観察されることを示した。
これらの成果について複数の英文論文として投稿準備中である。

Strategy for Future Research Activity

SIV感染サルを用いて、大脳皮質変性病態の解析は大きく進展した。今回、炎症性病態の有力な動物モデルとして、強病原性SIV0302-2接種サルに短期間で広範に多核巨細胞を伴う典型的SIV脳炎が生じることが示され、今後、このモデルを用いて炎症性病態の解析を加速していく。特に、SIV 脳炎病巣での遺伝子発現と糖鎖発現の網羅的・経時的解析を通して病巣形成に関与する分子の経時的変化を明らかにする。
HIV 感染者の神経学的追跡と剖検例を用いたHANDs 発症病態の解析については、ウィーン大学から提供された剖検脳の神経病理学的解析を継続してすすめるとともに、本邦症例についても分担研究者の古川がHIV 感染症自験例の診療に従事しており、継続的に神経症状の有無を詳細にチェック、特に、ごく軽度の行動認知障害を検出するための高次脳機能評価法が開発され、それに基づいて長期フォローアップ体制ができている。得られた臨床データについても、HIV 脳症の神経症状の特徴や程度を解析、評価し、末梢血CD4+細胞数、血中ウイルスRNA 量より免疫不全の程度を評価する。
死亡例は神経所見の有無に関わらず積極的に剖検を行い、通常の病理組織検索に加え、脾臓、リンパ節、腸管組織、扁桃などのリンパ組織材料について、細胞表面マーカーを用いた免疫組織化学による濾胞崩壊の程度の評価、ウイルス蛋白の免疫組織化学、provial DNA を標的としたinsitu PCR 法、ウイルスRNA の in situ hybridization 法を用いて組織中のウイルス感染細胞の局在と量を検索し、免疫不全の進行の程度を評価する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

国立感染研の森主任研究官との共同研究としてすすめている、SIVサルエイズモデルを用いた脳炎病巣微小環境の免疫病理学的解析に必要な、脳炎発症サルの脳凍結組織標本が共同研究中の米国Tulane National Primate Centerで保存されているため、入手手続きに時間がかかり、凍結組織を用いた研究が開始できなかった。年度末に送付をうけており、次年度より開始することとした。
SIVサルエイズモデルを用いた脳炎病巣微小環境の免疫病理学的解析のための物品費と研究打ち合わせ旅費として使用する。