細胞外ATPを介したアストログリア-ニューロン相互調節機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15082212
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学 (2004-2007); 国立医薬品食品衛生研究所 (2003)
• 研究代表者: 井上 和秀 九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (80124379)
• 研究分担者: 津田 誠 九州大学, 大学院・薬学研究院, 准教授 (40373394) ; 小泉 修一 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (10280752)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 59,500千円 (直接経費: 59,500千円); 2007年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円); 2006年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円); 2005年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円); 2004年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円); 2003年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円)
• キーワード: ATP / アストロサイト / 細胞死 / 活性酸素 / MAPK / 保護作用 / ATP受容体 / P2Y1 / 神経保護作用 / H2O2 / DNAチップ解析 / 酸化ストレス / 神経細胞死 / グリオトランスミッション / カルシウムウエーブ / 三者間シナプス / シナプス伝達 / 海馬

研究概要

本研究では、これまでに次のことを明らかにした。(1)アストロサイトにおいて酸化ストレス緩和に関与する遺伝子群(oxidoreductase genes)の発現をATPが上昇させた。(2)ATPは、酸化ストレス過酸化水素誘発アストロサイト細胞死をP2Yl受容体を介して抑制した。(3)過酸化水素誘発アストロサイト細胞死の詳細な機序を明らかにした。(4)金属イオン依存性蛋白質分解酵素〜9(MMP-9)は細胞外マトリックスを除去し、細胞の増殖、突起進展の際に空間を提供する非常に重要な分子であるが、一方で種々の細胞外分子を分解するために、BBB破壊等の細胞外環境破壊も引き起こす。ATPはアストロサイトのTNF-alpha産生能をtonicに抑制することにより、MMP-9産生量を調節し、脳内恒常性の維持に関与しているものと考えられた。本年度は、このようなアストロサイト自身に対する保護効果が、過酸化水素の非常に強い神経細胞障害性に対してどのような影響を及ぼすのかを検討した。その結果、gliotransmitterであるATPがP2Yl受容体活性化を介したアストログリアの細胞死回避・機能維持により、実際に酸化ストレス誘発性の神経細胞死を防御することを明らかにした。さらに、アストログリア細胞のP2Y1受容体活性化によりサイトカインIL-6の放出が促進され、ATP刺激アストログリアの神経保護効果がIL-6中和抗体共添加により抑制されたこと,さらに外因的に加えたIL-6がH202誘発障害に対して神経保護作用を示すことから、ATPはアストログリアからのIL-6産生・放出機能を促進することにより神経細胞を保護することを明らかにした。このように、これまでの脳保護薬とは異なったアストログリアのATP受容体をターゲットとした全く新規の創薬の一助となる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Activation of dorsal dorsal horn microglia contributes to diabetes-induced tactile allodynia via extracellular signal-regulated protein kinase signaling. (2008)
  • 著者名/発表者名: M., Tsuda^*,H., Ueno^*,A., Kataoka,H., Tazaki-Saitoh,K., Inoue
  • 雑誌名: Glia 56 ページ: 378-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lyn tyrosine kinase is required for P2X(4) receptor upregulation and neuropathic pain after peripheral nerve injury. (2008)
  • 著者名/発表者名: M., Tsuda,H., Tozaki-Saitoh,T., Masuda,E., Toyomitsu,T., Tezuka,T., Yamamoto,K., Inoue.
  • 雑誌名: Glia 56 ページ: 50-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fibronectin/integrin system is involved in P2X4 receptor upregulation in the spinal cord and nueropathic pain aftervnerve injury. (2008)
  • 著者名/発表者名: M., Tsuda,E., Toyomitsu,T., Komatsu,T., Masuda,E., Kunifusa,K., Nasu-Tada,S., Koizumi,K., Yamamoto,J., Ando,K., Inoue
  • 雑誌名: Glia (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Akt activation is involved in P2Y12 receptor-mediated chemotaxis of microglia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Irino, Y,Nakamura, Y,Inoue, K,Kohsaka, S,Ohsawa, K
  • 雑誌名: J Neurosci Res. (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of GIRK channels in substantia gelatinosa neurones of the adult rat spinal cord: a possible involvement of somatostain. (2008)
  • 著者名/発表者名: T., Nakatsuka,T., Fujita,K., Inoue,E., Kumamoto.
  • 雑誌名: J. Physiol. (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 痛みの生理学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上 和秀
  • 雑誌名: 臨床精神医学 37 ページ: 5-10
• [雑誌論文] ニューロン・ミクログリア相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一、井上和秀
  • 雑誌名: BIO Clinica 23 ページ: 371-376
• [雑誌論文] UDP acting at P2Y6 receptors is a mediator of microglial phagocytosis. (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Koizurni,Y., Shigemoto-Mogami,K., Nasu-Tada,Y., Shinozaki,K., Ohsawa,M., Tsuda,B. V., Joshi,K. A., Jacobson,S., Kohsaka,K., Inoue
  • 雑誌名: Nature 446 ページ: 1091-1095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term potentiation of neuronal excitation by neuron-glia interactions in the rat spinal dorsal horn. (2007)
  • 著者名/発表者名: H., Ikeda,M., Tsuda,K., Inoue,K., Murase
  • 雑誌名: Eur J Neurosci. 25 ページ: 1297-1306
  • NAID: 120001040175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Y. Shinozaki, Y. Sato, S. Koizumi, Y. Ohno, T. Nagao and K. Inoue. (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Shinozaki,Y., Sato,S., Koizumi,Y., Ohno,T., Nagao,K., Inoue.
  • 雑誌名: Neuroscience:, 2007 147 ページ: 153-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced pain behaviors and ERK activation in primary sensory neuros by peripheral tissue injury in mice lacking platelet-activating factor receptor. (2007)
  • 著者名/発表者名: M., Tsuda,S., Ishii,T., Masuda,S., Hasegawa,K., Nakamura,K., Nagata,T., Yamashita,H., Furue,H., Tozaki-Saito,M., Yoshimura,S., Koizumi,T., Shimizu,K., Inoue
  • 雑誌名: J Neurochem 102 ページ: 1658-1668
  • 査読あり
• [雑誌論文] P2X redceptors-mediated cytosolic phospholipase A2 activation in primary afferent sensory neurons contributes to neuropathic pain. (2007)
  • 著者名/発表者名: M., Tsuda,S., Hasegawa,K., Inoue
  • 雑誌名: J Neurochem 103 ページ: 1408-1416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvment of P2X(4) and P2Y(12) receptors in ATP-induced microglial chemotaxis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohsawa, K,Irino, Y,Nakamura, Y,Akazawa, C,Inoue, K,Kohsaka, S
  • 雑誌名: Glia 55 ページ: 604-616
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMDA receptor-independent synaptic plasticity in the central amygdala in the rat model of neuropathic pain. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, R,Takahashi, Y,Inoue, K,Kato, F
  • 雑誌名: Pain 127 ページ: 161-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of nucleotides in the neuorn-glia communication responsible for the brain functions. (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Inoue,S., Koizumi,M., Tsuda.
  • 雑誌名: J Neurochem(Invited review for 50th aniversary special issue) 102 ページ: 1447-1458
  • 査読あり
• [雑誌論文] UDP facilitates microglial phagocytosis through P2Y6 receptors. (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Inoue
  • 雑誌名: Cell Adhesion and Migration 1 ページ: 131-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal On and Off signals control microglia (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Biber,H., Neumann,K., Inoue,H. W. G. M., Boddeke
  • 雑誌名: Trends in Neurosciences 30 ページ: 596-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification of neuropathic pain sensation through microglial ATP receptors (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Inoue,M., Tsuda,H., Tozaki-Saitoh
  • 雑誌名: Purinergic Signalling 3 ページ: 311-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経因性疼痛におけるミクログリアの関与 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上 和秀
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 59 ページ: 739-746
• [雑誌論文] ATP受容体を介する慢性疼痛発症機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 津田誠, 井上和秀
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 222 ページ: 892-893
• [雑誌論文] 神経因性疼痛と脊髄ミクログリアのATP受容体 (2007)
  • 著者名/発表者名: 津田誠, 井上和秀
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE-神経研究の進歩 59 ページ: 953-959
  • NAID: 40015625659
• [雑誌論文] 基礎と臨床のリレーショナル疼痛研究:神経因性疼痛におけるミクログリアと P2X4 受容体の関与 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上 和秀
  • 雑誌名: Pain Research 22 ページ: 163-169
  • NAID: 130004651885
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経因性疼痛におけるミクログリアとATP受容体の関与 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上 和秀
  • 雑誌名: 医学の歩み 223 ページ: 681-686
• [雑誌論文] NMDA receptor-independent synaptic plasticity in the central amygdala in the rat model of neuropathic pain. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeda R, Takahashi Y, Inoue K, Kato F
  • 雑誌名: Pain 127 ページ: 161-172
• [雑誌論文] Involvement of P2X(4) and P2Y(12) receptors in ATP-induced microglial chemotaxis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohsawa K, Irino Y, Nakamura Y, Akazawa C, Inoue K, Kohsaka S
  • 雑誌名: Glia 55 ページ: 604-616
• [雑誌論文] Long-term potentiation of neuronal excitation by neuron-glia interactions in the rat spinal dorsal horn. (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Ikeda, M.Tsuda, K.Inoue, K.Murase
  • 雑誌名: Eur J Neurosci (In press)
  • NAID: 120001040175
• [雑誌論文] UDP acting at P2Y6 receptors is a mediator of microglial phagocytosis. (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Koizumi, Y.Shigemoto-Mogami, K.Nasu-Tada, Y.Shinozaki, K.Ohsawa, M.Tsuda, B.V.Joshi, K.A.Jacobson, S.Kohsaka, K.Inoue
  • 雑誌名: Nature (In press)
• [雑誌論文] Alpha-bile alcohols function as farnesoid X receptor antagonists. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishimaki-Mogami T, Kawahara Y, Tamehiro N, Yoshida T, Inoue K, Ohno Y, Nagao T, Une M
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 339 ページ: 386-391
• [雑誌論文] Possible involvement of increase in spinal fibronectin following peripheral nerve injury in upregulation of microglial P2X4, a key molecule for mechanical allodynia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nasu-Tada K., Koizumi S., Tsuda M., Kunifusa E., Inoue K
  • 雑誌名: Glia 53 ページ: 769-775
• [雑誌論文] Direct excitation of deep dorsal horn neurones in the rat spinal cord by the activation of postsynaptic P2X receptors. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa H, Nakatsuka T, Furue H, Tsuda M, Katafuchi T, Inoue K, Yoshimura M.
  • 雑誌名: J Physiology 573 ページ: 753-763
• [雑誌論文] Retinoic acids increase P2X2 receptor expression through the 5'-flanking region of P2rx2 gene in rat phaeochromocytoma PC-12 cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tozaki-Saitoh H, Koizumi S, Sato Y, Tsuda M, Nagao T, Inoue K
  • 雑誌名: Mol Pharmacol. 70 ページ: 319-328
• [雑誌論文] Extracellular ATP counteracts the ERK1/2-mediated death-promoting signaling cascades in astrocytes. (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Shinozaki, S.Koizumi, Y.Ohno, T.Nagao, K.Inoue
  • 雑誌名: Glia 54 ページ: 606-618
• [雑誌論文] Microglial・7 nicotinic acetylcholine receptors drive a phospholipase C/IP3 pathway and modulate the cell activation toward a neuroprotective role. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Hide I, Matsubara A, Hama C, Harada K, Miyano K, Andra M, Matsubayashi H, Sakai N, Kohsaka S, Inoue K, Nakata Y.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 83 ページ: 1461-1470
• [雑誌論文] Screening of novel nuclear receptor agonists by a convenient reporter gene assay system using green fluorescent protein derivatives. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Nishimaki-Mogami T, Kawai H, Kobayashi T, Shinozaki Y, Sato Y, Hashimoto T, Asakawa Y, Inoue K, Ohno Y, Hayakawa T, Kawanishi T
  • 雑誌名: Phytomedicine 13 ページ: 401-411
• [雑誌論文] The function of microglia through purinergic receptors : Neuropathic pain and cytokine release. (2006)
  • 著者名/発表者名: Inoue K
  • 雑誌名: Pharmacol Ther 109 ページ: 210-226
• [雑誌論文] BDNF from microglia mediates the shift in neuronal anion gradient that underlies neuropathic pain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Coull JAM, Beggs S, Boudreau D, Boivin D, Tsuda M, Inoue K, Gravel C, Salter MW, De Koninck Y
  • 雑誌名: Nature 438 ページ: 1017-1021
• [雑誌論文] Long-lasting change in brain dynamics induced by methamphetamine : enhancement of protein kinase C-dependent astrocytic response and behavioral sensitization. (2005)
  • 著者名/発表者名: Narita M, Miyatake M, Shibasaki M, Tsuda M, Koizumi S, Narita M, Yajima Y, Inoue K, Suzuki T
  • 雑誌名: J Neurochem 93 ページ: 1383-1392
• [雑誌論文] Involvement of β1 integrin in microglial chemotaxis and proliferation on fibronectin : different regulations by ADP through PKA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nasu-Tada K, Koizumi S, Inoue K
  • 雑誌名: Glia 52 ページ: 98-107
• [雑誌論文] Cytoprotection against oxidative stress-induced damage of astrocytes by extracellular ATP via P2Y1 receptors. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki Y, Koizumi S, Ishida S, Sawada J, Ohno Y, Inoue K
  • 雑誌名: Glia 49 ページ: 288-300
• [雑誌論文] Neuropathic pain and spinal microglia : a big problem from molecules in ‘small'glia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsuda M, Inoue K, Salter MW
  • 雑誌名: Trends Neurosci 28 ページ: 101-107
• [雑誌論文] Activation of p38MAPK in spinal hyperactive microglia contributes to neuropathic pain hypersensitivity following peripheral nerve injury. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Tsuda, A.Mizokoshi, Y.Shigemoto-Mogami, S.Koizumi, K.Inoue
  • 雑誌名: Glia 45 ページ: 89-95
• [雑誌論文] Production and release of neuroprotective TNF by P2X7 receptor-activated microglia. (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, I.Hide, K.Ido, A.Inoue, S.Kohsaka, K.Inoue, Y.Nakata
  • 雑誌名: J.Neurosci. 24 ページ: 1-7
• [雑誌論文] Ca^<2+> waves in keratinocytes are transmitted to sensory neurons : the involvement of extracellular ATP and P2Y2 receptor activation. (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Koizumi, K.Fujishita, K.Inoue, Y.Shigemoto-Mogami, M.Tsuda, K.Inoue
  • 雑誌名: Biochem.J. 380 ページ: 329-338
• [雑誌論文] Differential modulation of PI3-kinase/Akt pathway during all-trans retinoic acid- and Am80-induced HL-60 cell differentiation revealed by DNA microarray analysis. (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Ishida, Y.Shigemoto-Mogami, Y.Shinozaki, H.Kagechika, K.Shudo, S.OzaWa, J.Sawada, Y.Ohno1, K.Inoue
  • 雑誌名: Biochemical Pharmacology 68 ページ: 2177-2186
• [雑誌論文] Cytoprotection against oxidative-stress-induced damage of astrocytes by extracellular ATP via P2Y1 receptors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Shinozaki, S.Koizumi, S.Ishida, J.Sawada, Y.Ohno, K.Inoue
  • 雑誌名: Glia 49 ページ: 288-300
• [雑誌論文] Direct excitation of inhibitory interneurons by extracellular ATP mediated by P2Y1 receptors in the hippocampal slice. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, C.Gachet, K.Inoue, F.Kato
  • 雑誌名: J.Neurosci. 24 ページ: 10835-10845
• [学会発表] UDP, P2Y6 and microglial phagocytosis.(invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Inoue
  • 学会等名: Gordon Research Conference Apoptotic Cell Recognition & Clearance
  • 発表場所: Lewiston, USA
• [図書] ATP receptors in the pain signaling: Clial contribution in neuropathic pain. In Interaction between neurons and glia in aging and disease. (2007)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: Springer
• [図書] ATP。痛み研究のアプローチ。(河谷正仁編) (2006)
  • 著者名/発表者名: 井上和秀
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 真興交易(株)医書出版部
• [備考]
  • URL: http://210.233.60.66/~yakkou/
• [文献書誌] M.Tsuda, Y.Shigemoto-Mogami, S.Koizumi, A.Mizokoshi, S.Kohsaka, M.W.Salter, K.Inoue: "P2X4 receptors induced in spinal microglia gate tactile allodynia after nerve injury."Nature. 424. 778-783 (2003)
• [文献書誌] S.Koizumi, K.Fujishita, M.Tsuda, Y.Shigemoto-Mogami, A.Kita, K.Inoue.: "A dynamic regulation by astrocytic ATP of excitatory synaptic transmission cultured rat hippocampal neurons."Pro.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 11023-11028 (2003)
• [文献書誌] T.Moriyama, T.Iida, K.Kobayashi, T.Higashi, T.Fukuoka, H.Tsumura, C.Leon, N.Suzuki, K.Inoue, C.Gachet, K.Noguchi, M.Tominaga: "Possible involvement of P2Y2 metabotropic receptors in ATP-induced transient receptor potential vanilloid receptor 1-mediated thermal hypersensitivity."J.Neurosci.. 23. 6058-6062 (2003)
• [文献書誌] T.Suzuki, I.Hide, K.Ido, A.Inoue, S.Kohsaka, K.Inoue, Y.Nakata.: "Production and release of neuroprotective TNF by P2X7 receptor-activated microglia."J.Neurosci.. 24. 1-7 (2004)
• [文献書誌] M.Tsuda, A.Mizokoshi, Y.Shigemoto-Mogami, S.Koizumi, K.Inoue: "Activation of p38MAPK in spinal hyperactive microglia contributes to neuropathic pain hypersensitivity following peripheral nerve injury."Glia. 89. 89-95 (2004)
• [文献書誌] S.Koizumi, K.Fujishita, K.Inoue, Y.Shigemoto-Mogami, M.Tsuda, K.Inoue.: "Ca2+ waves in keratinocytes are transmitted to sensory neurons : the involvement of extracellular ATP and P2Y2 receptor activation."Biochem.J.. 379. 1-10 (2004)
• [文献書誌] 井上和秀: "慢性疼痛とミクログリア:ATP受容体の関与.痛みの基礎と臨床"真興交易(株)医書出版部. 93-101 (2003)