血液-脳バリヤーとしての酸性スフィンゴ糖脂質の機能の解析

• 研究課題/領域番号: 13877022
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 病態医化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 古川 鋼一 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (80211530)
• 研究分担者: 古川 圭子 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (50260732)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: バリヤー / 脳血液関門 / 変性 / グリア / ノックアウト / サイトカイン / ガングリオシド / ブラッドブレインバリヤー / ニューロン / 初代培養 / ターゲッティング / 末梢神経

研究概要

ガングリオシドの神経系における重要な機能の一つとして、血液脳関門及び脳、髄液関門の維持における役割とそのメカニズムを検討した。複合型ガングリオシドを欠損するGM2/GD2ノックアウトマウスにおいては、生後4週において注入ホースラディシュペルオキシダーゼ(HRP)の血管外漏出を認めたが、生後12週以降のマウスにおいては、それ程明瞭な漏出が検出できなかった。脊髄の電顕的観察においては、加齢と共に変性が顕著になり、神経線維の変性やニューロン死と共に、グリア細胞の増生とグリア突起の肥大・伸長が特徴的であった。グリアの突起は野生型に比べて厚く血管周囲を囲み何層にも成っている像が多く見られた。これらの所見は幼若マウスで血液脳関門機能が既に破壊され、HPRが漏出する状態であったのに対し、成長と共にその補正機構としてグリアの増殖と細胞肥大化が惹起され、血管周囲に突起が取り巻くことによりバリアー機能を維持しているものと考えられた。また、GM2/GD2合成酵素およびGD3合成酵素のダブルノックアウトマウスの場合は、脳室脈絡叢の上皮増生が見られたが、突然死を示したマウスでは認められず、これが突然死の死因になっているとは考えられなかつた。野生型マウスと複合型ガングリオシド欠損ノックアウトマウスの脊髄よりRNAを抽出し、遺伝子発現のプロフィールを比較したところ、グリア由来のサイトカイン関連遺伝子の発現がノックアウトマウスで上昇している傾向があり、グリアの増生・肥大化と一致する所見と考えられた。今後、ガングリオシド欠損がグリアの増生を惹起するメカニズムとその意義の検討を進めたい。

研究成果

• [文献書誌] Okada, M. et al.: "b-series ganglioside deficiency exhibits no definite changes in the neurogenesis and the sensitivity to Fas-mediated apotosis, but impairs regeneration of the lesioned hypoglossal nerve"J. Biol. Chem.. 277. 1633-1636 (2002)
• [文献書誌] Inoue, M. et al.: "Refractory skin injury in the complex knock-out mice expressing only GM3 ganglioside"J. Biol. Chem.. 277. 29881-29888 (2002)
• [文献書誌] Bullens, R.W.M.et al.: "Complex gangliosides at the neuromuscular junction are essential receptors for autoantibodies and botulinum neurotoxin but redundant for normal synaptic function"J. Neuroscience. 22. 6876-6884 (2002)
• [文献書誌] Mutoh, T. et al.: "Stable transfection of GM1 synthase gene into GM1-deficient NG108-15 cells, CR-72 cells, rescues the responsiveness of Trk-neurotrophin receptor to its ligand, NGF"Neurochem. Res.. 27. 801-806 (2002)
• [文献書誌] Furukawa, K. et al.: "Beta1,4-N-acetylgalactosaminyltransferase--GM2/GD2 synthase : a key enzyme to control the synthesis of brain-enriched complex gangliosides"Biochim. Biophys. Acta.. 1573. 356-362 (2002)
• [文献書誌] Michi-ichiro Ito et al.: "Specificity of carbohydrate structures of gangliosides in the activity to regenerate the rat axotomized hypoglossal nerve"Glycobiology. 11. 125-130 (2001)
• [文献書誌] Shoko Yoshida et al.: "Ganglioside GD2 in small cell lung cancer cell lines: Enhancement of cell proliferation and mediation of apoptosis"Cancer Res.. 61. 4244-4252 (2001)
• [文献書誌] Tsutomu Iwamoto et al.: "Lactosylceramide is essential for the osteociastogenesis mediated by the macrophage-colony stimulating factor and receptor activator of NF-KB ligand"J. Biol. Chem.. 276. 46031-46038 (2001)
• [文献書誌] Masahiko Okada et al.: "b-series ganglioside deficiency exhibits nodefinite changes in the neurogenesis and the sensitivity to Fas-mediated apotosis, but impairs regeneration of the lesioned hypoglossal nerve"J. Biol. Chem.. 277. 1633-1636 (2002)
• [文献書誌] Koichi Furukawa et al.: "Expression of the Gb3/CD77 synthase gene in megakaryoblastic leukemia cells: implication in the sensitivity to vetrotoxins"J. Biol. Chem.. (in press).
• [文献書誌] Teruhiko Mitsuda et al.: "Over-expression of ganglioside GM1 results in the dispersion of platelet derived growth factor receptor from glycolipid-enriched microdomains and in the suppression of cell growth signals"J. Biol. Chem.. (in press).