リソソームの「不安定化」が小脳プルキンエ細胞の非アポトーシス性細胞死に及ぼす影響

• 研究課題/領域番号: 17K08522
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 解剖学一般(含組織学・発生学)
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 小池 正人 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80347210)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: リソソーム / 小脳 / プルキンエ細胞 / カテプシン / オートファジー / カテプシンD

研究実績の概要

プルキンエ細胞特異的にカテプシンDおよびAtg7を欠損させたマウス(CTSDF/F; GluD2-CreおよびAtg7F/F; GluD2-Cre)は共にプルキンエ細胞の変性を来すが、前者では生後1ヶ月までにプルキンエ細胞がほとんど死滅するのに対して、後者ではほとんど死滅するまでに、2ヶ月要することが分かった。変性中の神経細胞はTUNELや活性化カスパーゼ-3陽性を示さず、電子顕微鏡的にも典型的なクロマチンの凝集像が見られず、カスパーゼ非依存的な細胞死により死に至ることが明らかとなった。また変性に伴うグリアの活性化はミクログリアは一時的なものであるのに対し、バーグマングリアの活性化は持続することが明らかとなった。両マウスでは、プルキンエ細胞の軸索の著明な変性を認め、軸索およびプレシナプスが腫大していた。しかし、その腫大の程度は、変性が相対的に緩やかな、Atg7欠損マウスの方が高いことから、軸索の変性そのものが、プルキンエ細胞の変性に積極的に関与する訳ではないことが示唆された。障害リソソームのマーカーと考えられる、オートファジーレセプターのp62やユビキチンの免疫染色では、カテプシンD欠損マウスの方がより強い顆粒状の染色像が認められた。電子顕微鏡像と考え合わせると、異常なリソソームの蓄積と相関することが示唆された。p62の陽性像は、カテプシンD欠損プルキンエ細胞の細胞体では観察されたが、軸索の腫大部では観察されなかった。そのような傾向は、Atg7欠損プルキンエ細胞においても同様であった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

プルキンエ細胞特異的にカテプシンDおよびAtg7を欠損させたマウスの比較解析について論文発表を行なった。

今後の研究の推進方策

障害リソソームのオートファジーの免疫電子顕微鏡レベルでの解析を行うため、オートファジーのマーカーとして知られるLC3を検出するための手法の解析が必要である。

研究成果

• [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)
• [雑誌論文] Optimization of mNeonGreen for Homo sapiens increases its fluorescent intensity in mammalian cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanida-Miyake Emiko、Koike Masato、Uchiyama Yasuo、Tanida Isei
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0191108
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Innate immune adaptor TRIF deficiency accelerates disease progression of ALS mice with accumulation of aberrantly activated astrocytes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Komine Okiru、Yamashita Hirofumi、Fujimori-Tonou Noriko、Koike Masato、Jin Shijie、Moriwaki Yasuhiro、Endo Fumito、Watanabe Seiji、Uematsu Satoshi、Akira Shizuo、Uchiyama Yasuo、Takahashi Ryosuke、Misawa Hidemi、Yamanaka Koji
  • 雑誌名: Cell Death Differ. 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1038/s41418-018-0098-3
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Mechanisms of Streptococcus pneumoniae-1 targeted autophagy via pneumolysin, Golgi-resident Rab41, and Nedd4-1 mediated K63-linked ubiquitination. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogawa M, Matsuda R, Takada N, Tomokiyo M, Yamamoto S, Shizukusihi S, Yamaji T, Yoshikawa Y, Yoshida M, Tanida I, Koike M, Murai M, Morita H, Takeyama H, Ryo A, Guan JL, Yamamoto M, Inoue JI, Yanagawa T, Fukuda M, Kawabe H, Ohnishi M
  • 雑誌名: Cellular Microbiology 巻: e12846
  • DOI: 10.1111/cmi.12846
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Blockade of TNFR1-dependent and -independent cell death is crucial for normal epidermal differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Piao Xuehua、Miura Ryosuke、Miyake Sanae、Komazawa-Sakon Sachiko、Koike Masato、Shindo Ryodai、Takeda Junji、Hasegawa Akito、Abe Riichiro、Nishiyama Chiharu、Mikami Tetsuo、Yagita Hideo、Uchiyama Yasuo、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: J. Allergy Clin. Immunol. 巻: -
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.02.043
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] 快人快説 最先端の研究テクノロジー紹介⑤-電子顕微鏡三次元立体再構築による組織細胞の観察の有用性と今後の課題 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小池 正人
  • 雑誌名: LiSA 巻: 25 ページ: 79-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purkinje Cells Are More Vulnerable to the Specific Depletion of Cathepsin D Than to That of Atg7 (2017)
  • 著者名/発表者名: Koike Masato、Shibata Masahiro、Sunabori Takehiko、Yamaguchi Junji、Sakimura Kenji、Komatsu Masaaki、Tanaka Keiji、Uchiyama Yasuo
  • 雑誌名: Am. J. Pathol. 巻: 187 号: 7 ページ: 1586-1600
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2017.02.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vps35 in cooperation with LRRK2 regulates synaptic vesicle endocytosis through the endosomal pathway in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoshita Tsuyoshi、Arano Taku、Hosaka Yuka、Meng Hongrui、Umezaki Yujiro、Kosugi Sakiko、Morimoto Takako、Koike Masato、Chang Hui-Yun、Imai Yuzuru、Hattori Nobutaka
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 26 ページ: 2933-2948
  • DOI: 10.1093/hmg/ddx179
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Non-steroidal anti-inflammatory drug delays corneal wound healing by reducing production of 12-hydroxyheptadecatrienoic acid a ligand for leukotriene B4 receptor 2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto Satoshi、Koga Tomoaki、Ohba Mai、Okuno Toshiaki、Koike Masato、Murakami Akira、Matsuda Akira、Yokomizo Takehiko
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-017-13122-8
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] TDP-43 accelerates age-dependent degeneration of interneurons (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuiji Hitomi、Inoue Ikuyo、Takeuchi Mari、Furuya Asako、Yamakage Yuko、Watanabe Seiji、Koike Masato、Hattori Mitsuharu、Yamanaka Koji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 14972-14972
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14966-w
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Cordyceps militaris improves the survival of Dahl salt-sensitive hypertensive rats possibly via influences of mitochondria and autophagy functions (2017)
  • 著者名/発表者名: Takakura K(1), Ito S(1), Sonoda J(1), Tabata K, Shiozaki M, Nagai K, Shibata M, Koike M, Uchiyama Y, Gotow T
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 3
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2017.e00462
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [学会発表] オリゴデンドロサイト特異的蛋白質BCAS1のKOマウスは、ミエリンの減少、統合失調様症状、炎症関連遺伝子の上昇を示す (2017)
  • 著者名/発表者名: 石本哲也、二宮賢介、井上蘭、小池正人 、内山安男、森寿
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] 特異的カテプシンD欠損プルキンエ細胞の脆弱性 －特に、同Atg7欠損プルキンエ細胞との比較において (2017)
  • 著者名/発表者名: 小池正人、柴田昌宏、砂堀毅彦、山口隼司、崎村建司、小松雅明、田中啓二、内山安男
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Vps35 in cooperation with LRRK2 regulates synaptic vesicle recycling through the endosomal pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: 井下強、崔長旭、荒野拓、穂坂有加、孟紅蕊、梅崎勇次郎、小杉紗紀子、森本高子、小池正人、Chang Hui-Yun、今居譲、服部信孝
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] 徳安法の発展から見た本シンポジウムのねらいについて (2017)
  • 著者名/発表者名: 小池正人
  • 学会等名: 第73回日本顕微鏡学会学術講演会
• [学会発表] 凍結超薄切片法の改良による内在性LC3の検出と単層培養標本を用いた切片作成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小池正人
  • 学会等名: 第73回日本顕微鏡学会学術講演会