グリア細胞由来のトランスグルタミナーゼによるアルツハイマー病の新規発症機序解明

• 研究課題/領域番号: 15J12259
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 獣医学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 河邊 憲司 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: アルツハイマー病 / ミクログリア / アストロサイト / トランスグルタミナーゼ / MFG-E8

研究実績の概要

本研究では，仮説『アストロサイトによってアミロイドβ (Aβ)凝集が促進された後，凝集Aβで活性化されたミクログリアによってニューロンが障害され，アルツハイマー病の発症に至る』の検証により，アルツハイマー病の新規発症機序を解明することを目的とした。研究課題を，①『アストロサイトによるAβ凝集機序の解明』，②『ミクログリアの貪食によるニューロン障害の機序解明』に分けて，それぞれ検討した。

①アストロサイト培養上清によってAβ凝集は促進され，蛋白質架橋酵素であるトランスグルタミナーゼ(TG)の阻害剤(シスタミン)の添加により，Aβ凝集は阻害された。中枢ではTG1, TG2, TG3, FXIIIの４種類のTGの発現が報告されている。アストロサイトは4種類全てのTGを発現しており，なかでもTG1, TG2, FXIIIは細胞外へ放出されていた。
②ミクログリアによるニューロン貪食には貪食関連蛋白質であるMFG-E8の関与が報告されている。ニューロン/グリア混合培養系に用時調製したAβを添加したところ，Aβはミクログリアに取り込まれ，MFG-E8と共局在していた。また，ニューロン/グリア混合培養系にAβ凝集体を添加すると，MFG-E8は細胞外でAβ凝集体と結合し，その後，MFG-E8結合Aβがミクログリアに取り込まれた。さらに，Aβの添加によりニューロン数の減少傾向がみられた。シスタミンをΑβと同時に添加すると，ミクログリアによるAβ取り込みは抑制され，ニューロン数の減少は回復した。培養ミクログリアを用いた免疫沈降実験により，MFG-E8とTG2は直接結合することが示唆された。

以上の結果より，アストロサイトが放出したTG類によってAβの凝集が促進され，ミクログリアがTG2を用いてMFG-E8結合Aβを取り込んで活性化することが，Aβによるニューロン障害の引き金となっている可能性がある。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Amphotericin B increases transglutaminase 2 expression associated with upregulation of endocytotic activity in mouse microglial cell line BV-2. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawabe, Katsura Takano, Mitsuaki Moriyama, Yoichi Nakamura.
  • 雑誌名: Neurochemical Research 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1488-1495
  • DOI: 10.1007/s11064-017-2205-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transglutaminases derived from astrocytes accelerate amyloid-beta aggregation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawabe, Katsura Takano, Mitsuaki Moriyama, Yoichi Nakamura
  • 雑誌名: Neurochemical Research 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acetate attenuates lipopolysaccharide-induced nitric oxide production through an anti-oxidative mechanism in cultured primary rat astrocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuaki Moriyama, Ryosuke Kurebayashi, Kenji Kawabe, Katsura Takano, Yoichi Nakamura.
  • 雑誌名: Neurochemical Research 巻: 41 (11) 号: 11 ページ: 3138-3146
  • DOI: 10.1007/s11064-016-2038-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lipopolysaccharide-stimulated transglutaminase 2 expression enhances endocytosis activity in mouse microglial cell line BV-2. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawabe, Katsura Takano, Mitsuaki Moriyama, Yoichi Nakamura
  • 雑誌名: Neuroimmunomodulation 巻: 22 号: 4 ページ: 243-249
  • DOI: 10.1159/000365484
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanism for increased hepatic glycerol synthesis in the citrin/mitochondria glycerol-3-phosphate dehydrogenase double-knockout mouse: Urine glycerol and glycerol 3-phosphate as potential diagnostic markers of human citrin deficiency. (2015)
  • 著者名/発表者名: Moriyama M, Fujimoto Y, Rikimaru S,Ushikai M, Kuroda E, Kawabe K, Takano K,Asakawa A, Inui A, Eto K, Kadowaki T, Sinasac DS, Okano Y, Yazaki M, Ikeda SI,Zhang C, Song YZ,Sakamoto O, Kure S, Mitsubuchi H, Endo F, Horiuchi M, Nakamura Y, Yamamura KI, Saheki T.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1787-1795
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2015.04.023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Astrocytes accelerate amyloid-beta; aggregation by transglutaminase activity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawabe, Katsura Takano, Mitsuaki Moriyama, Yoichi Nakamura.
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] Microglia uptake amyloid-beta via milk fat globule EGF factor 8 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawabe, Katsura Takano, Mitsuaki Moriyama, Yoichi Nakamura.
  • 学会等名: 第38回日本生物学的精神医学会/第59回日本神経化学会大会 合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08
• [学会発表] Effects of acetate on LPS-induced nitric oxide production in primary rat microglia and BV-2 cell line. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuaki Moriyama, Kenji Kawabe, Ayano Hashimoto, Yasunori Nishimura, Kazuyuki Matoba, Katsura Takano, Yoichi Nakamura.
  • 学会等名: 第38回日本生物学的精神医学会/第59回日本神経化学会大会 合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08
• [学会発表] ミクログリアの組織型トランスグルタミナーゼ発現とエンドサイトーシスに対するアンホテリシンBの効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河邊 憲司，高野 桂，森山 光章，中村 洋一
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸ポートアイランドホテル，神戸国際会議場，神戸国際展示場，神戸商工会議所），兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会