核内受容体シグナルを利用して運動・リハビリによる脳卒中後の機能回復を促す

• 研究課題/領域番号: 22K19756
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 香月 博志 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (40240733)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 脳神経疾患 / リハビリテーション / 核内受容体 / 補充療法

研究開始時の研究の概要

本研究では、脳出血の発症前の運動習慣や発症後慢性期のリハビリの効果を増強し、機能回復を促す分子標的として、核内受容体であるNurr1、レチノイン酸受容体、ビタミンＤ受容体に着目する。マウス脳出血モデルを用いて、運動負荷・リハビリが各受容体やそれらの内因性リガンドおよびその合成酵素等の発現に及ぼす影響を検証する他、各受容体の合成リガンド、内因性リガンドやその前駆体を投与することによって運動負荷・リハビリの回復効果が増強されるかを機能的・組織学的・生化学的に検証する。

研究実績の概要

研究代表者らはこれまでに、複数の核内受容体が脳出血治療の新たな分子標的となる可能性を見出した他、脳出血発症前の継続的な運動習慣が発症後の予後を改善することも報告している。本研究では核内受容体のうちNurr1、レチノイン酸受容体 (RAR) およびビタミンD受容体 (VDR) に焦点を当て、脳出血の発症前および発症後慢性期において運動負荷・リハビリが核内受容体シグナル系に及ぼす影響を明らかにするとともに、核内受容体リガンドやその前駆体となる栄養素の投与・補給が運動負荷・リハビリの予後改善効果を増強するか検証する。これらの検討を通じて、最小限の運動負荷で最大の回復効果をもたらす薬物／栄養補充療法の提唱を目指す。今年度は、脳出血病態モデルにおけるNurr1リガンドの末梢性作用、および運動負荷効果の一部を模倣するアドレナリンβ2受容体アゴニストの作用について検討した。１）マウス脳出血モデルに対し、Nurr1リガンドであるアモジアキンあるいはC-DIM12を出血誘発３時間後から24時間間隔で計３回投与すると、出血誘発３日後において脳内へのCD4陽性T細胞およびB細胞の浸潤が著明に抑制されることが判明した。一方で脾臓および血中におけるこれらの細胞集団に対する影響は認められなかった。２）筋肉増強作用が報告されているβ2受容体アゴニストのホルモテロールをマウスに７日間連続投与した後で脳出血を誘発し、継続的な運動習慣を負荷した時と同様の効果が得られるかについて検証した。結果として、今回設定した投与条件下のホルモテロール単独では、脳出血誘発後の運動機能障害の程度に有意な影響を及ぼさなかった。

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

フローサイトメトリーを用いた解析によって、脳出血後の血球系細胞の全身動態に対するNurr1リガンドの効果を明らかにした。Nurr1は骨格筋などの末梢組織にも発現しているため、Nurr1リガンドを投与した場合に末梢血中や脾臓などでの血球系細胞の動態に影響が及ぶ可能性も考えられたが、結果として脳内に浸潤する特定の細胞群のみが影響を受けることが明らかになった。この解析結果を受けて、他の核内受容体リガンドについても同様の検討を進めていく素地が出来上がったと言える。また今年度は、運動負荷の効果を模倣するアドレナリンβ2受容体アゴニストを単独で用いた場合の効果について検討を行った。筋肉増強作用の報告されている投与条件を用いてホルモテロールを連日投与したが、それ自体ではその後に誘発した脳出血の病態に著明な効果を及ぼさないことが確認された。今後、Nurr1リガンドなどの核内受容体に作用する化合物とβ2受容体アゴニストとの組合せによって相乗的な治療効果が得られるかについて検討する予定であり、そのための予備的知見を得ることができた。

今後の研究の推進方策

これまでの知見を踏まえて以下の検討を進める。
１）核内受容体を刺激する化合物を脳出血誘発前の運動負荷または脳出血後慢性期のリハビリ（代替手段としてβ２受容体アゴニストの長期投与も用いる）に合わせて連日投与し、運動機能障害の軽減効果が増強されるか検討する。マウスの運動機能の評価には、標準化された四肢随意運動試験とテープ除去試験を主に用いる。Nurr1については、合成リガンドのアモジアキンとC-DIM12の他、内因性Nurr1リガンドの生合成材料となるジホモ-γ-リノレン酸の効果も検証する。RARについては合成RARα/βアゴニストであるAm80の効果を、VDRについては活性型ビタミンD3の効果を検証する。
２）上記１）において効果のみられた条件下で、機能回復と関連する組織学的・生化学的指標の変動を検証する。組織学的指標については、免疫組織化学により血腫内の神経細胞数 (NeuN)、軸索線維束の構造と輸送機能の回復の程度 (neurofilament-H、APP)、血腫周縁部のグリア細胞の活性化状態 (GFAP、Iba1)、血腫内と周縁部の血管新生の程度 (CD31) を解析する。血腫サイズの経日変化もMRIにより検証する。生化学的指標については、ELISAやPCRにより脳組織内の炎症性／抗炎症性サイトカイン (IL-1β、IL-10等) および血中の細胞増殖因子・血管新生促進因子 (IGF、VEGF等) の量的変化を解析する。

研究成果

• [雑誌論文] Goreisan regulates cerebral blood flow according to barometric pressure fluctuations in female C57BL/6J mice. (2024)
  • 著者名/発表者名: Kurauchi Y, Ryu S, Tanaka R, Haruta M, Sasagawa K, Seki T, Ohta J, Katsuki H.
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci. 巻: 154 号: 2 ページ: 47-51
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2023.12.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Therapeutic effect of allicin in a mouse model of intracerebral hemorrhage. (2023)
  • 著者名/発表者名: Atef Y, Kinoshita K, Ichihara Y, Ushida K, Hirata Y, Kurauchi Y, Seki T, Katsuki H.
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci. 巻: 153 号: 4 ページ: 208-214
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2023.09.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Different solubilizing ability of cyclodextrin derivatives for cholesterol in Niemann-Pick disease type C treatment. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Fukaura-Nishizawa M, Nishiyama A, Ishii A, Kawata T, Shirakawa A, Tanaka M, Kondo Y, Takeo T, Nakagata N, Miwa T, Takeda H, Orita Y, Motoyama K, Higashi T, Arima H, Seki T, Kurauchi Y, Katsuki H, Higaki K, Minami K, Yoshikawa N, Ikeda R, Matsuo M, Irie T, Ishitsuka Y.
  • 雑誌名: Clin Transl Med. 巻: 13 号: 8
  • DOI: 10.1002/ctm2.1350
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acyclic retinoid peretinoin reduces hemorrhage-associated brain injury in vitro and in vivo. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi S, Kinoshita K, Kurauchi Y, Seki T, Kimura Y, Suzuki M, Suzuki K, Koyama H, Kagechika H, Katsuki H.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol. 巻: 954 ページ: 175899-175899
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2023.175899
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wild-type and pathogenic forms of ubiquilin 2 differentially modulate components of the autophagy-lysosome pathways. (2023)
  • 著者名/発表者名: Idera A, Sharkey LM, Kurauchi Y, Kadoyama K, Paulson HL, Katsuki H, Seki T.
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci. 巻: 152 号: 3 ページ: 182-192
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2023.05.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 11C-Labeling of acyclic retinoid peretinoin by rapid C-[11C]methylation to disclose novel brain permeability and central nervous system activities hidden in antitumor agent. (2023)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Koyama H, Nakamura N, Kimura Y, Ogata A, Ikenuma H, Ishii H, Zhang MR, Kawamura K, Minamimoto T, Nagai Y, Katsuki H, Kimura T, Kimura N, Ichise M, Kato T, Ito K, Suzuki M.
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem Lett. 巻: 85 ページ: 129212-129212
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2023.129212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Matcha Tea Powder’s Antidepressant-like Effect through the Activation of the Dopaminergic System in Mice Is Dependent on Social Isolation Stress (2023)
  • 著者名/発表者名: Kurauchi Yuki、Ohta Yuki、Matsuda Keigo、Sanematsu Wakana、Devkota Hari Prasad、Seki Takahiro、Katsuki Hiroshi
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 15 号: 3 ページ: 581-581
  • DOI: 10.3390/nu15030581
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct Pharmacological Profiles of Monosulfide and Trisulfide in an Experimental Model of Intracerebral Hemorrhage in Mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Atef Yara、Kinoshita Keita、Ichihara Yusei、Ushida Keisuke、Kurauchi Yuki、Seki Takahiro、Katsuki Hiroshi
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 45 号: 11 ページ: 1699-1705
  • DOI: 10.1248/bpb.b22-00541
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 年月日: 2022-11-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Aromatic-turmerone類縁体がシャペロン介在性オートファジー及びミクロオートファジー活性に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 本村健祐, アレックス ボアテング, 杉浦正晴, 倉内祐樹, 香月博志, 関貴弘
  • 学会等名: 第97回日本薬理学会年会
• [学会発表] SUMO化修飾阻害はマウス脳内出血後の血腫除去と病態回復を遅延させる (2023)
  • 著者名/発表者名: 木下 慶大, 倉内 祐樹, 関 貴弘, 香月 博志
  • 学会等名: 第76回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] 雌マウスにおける抹茶の抗うつ効果とその作用メカニズムの解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 実松 若那, 太田 有起, 西田 拓未, 高橋 美友, Devkota Hari, 香月 博志, 倉内 祐樹
  • 学会等名: 第76回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] ヒト社会の多様性を再現した動物モデルの構築とストレス対処能力形成メカニズムの解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 太田 有起, 関 貴弘, 香月 博志, 倉内 祐樹
  • 学会等名: 第76回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] In vitroおよびin vivo脳出血病態モデルに対する非環式レチノイドの効果 (2023)
  • 著者名/発表者名: 香月博志, 中西咲乃, 木下慶大, 倉内祐樹, 関貴弘, 木村泰之, 鈴木正昭, 鈴木恵一, 古山浩子, 影近弘之
  • 学会等名: 日本レチノイド研究会第34回学術集会
• [学会発表] SUMO化修飾阻害はマウス脳内出血後の血腫除去と病態回復を低下させる (2023)
  • 著者名/発表者名: 木下慶大, 倉内祐樹, 関貴弘, 香月博志
  • 学会等名: 第66回日本神経化学会大会
• [学会発表] マウス脳内出血病態に対するmenaquinone-4の効果 (2023)
  • 著者名/発表者名: 牛田啓介, 倉内祐樹, 関貴弘, 香月博志
  • 学会等名: 第66回日本神経化学会大会
• [学会発表] D-Cysteineによる小脳神経のシャペロン介在性オートファジー活性化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 関 貴弘, 植田 恵梨香, 今野 歩, 平井 宏和, 倉内 祐樹, 香月 博志
  • 学会等名: 日本薬学会第143年会
• [学会発表] 社会隔離されたマウスに対する抹茶の抗不安効果ならびに抗うつ効果発現メカニズムの解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 太田 有起, 倉内 祐樹, 実松 若那, 関 貴弘, 香月 博志
  • 学会等名: 日本薬学会第143年会
• [学会発表] マウス脳内出血病態に対するモノスルフィドおよびトリスルフィドの作用 (2022)
  • 著者名/発表者名: Atef Yara, 木下 慶大, 市原 侑晟, 牛田 啓介, 倉内 祐樹, 関 貴弘, 香月 博志
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会
• [学会発表] 樹状突起の発達低下は様々なSCA原因タンパク質を発現させた初代培養小脳プルキンエ細胞で観察される共通の表現型である。 (2022)
  • 著者名/発表者名: 植田 恵梨香, 今野 歩, 平井 宏和, 倉内 祐樹, 香月 博志, 関 貴弘
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会
• [学会発表] In vitro脳内出血病理モデルにおけるレチノイドの組織保護効果の機序 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中西咲乃, 倉内祐樹, 関貴弘, 木村泰之, 鈴木正昭, 鈴木恵一, 古山浩子, 影近弘之, 香月博志
  • 学会等名: 第75回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] 気圧変動による脳温変化の性差解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 笠純華, 倉内祐樹, 関貴弘, 香月博志
  • 学会等名: 第75回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] 気圧が脳温を変化させるメカニズムの性差 (2022)
  • 著者名/発表者名: 笠純華, 倉内祐樹, 関貴弘, 香月博志
  • 学会等名: 次世代を担う若手のための創薬・医療薬理シンポジウム2022
• [学会発表] 小脳アストロサイト選択的なシャペロン介在性オートファジー活性低下は小脳性運動失調を誘導する (2022)
  • 著者名/発表者名: 立見龍碁, 今野歩, 平井宏和, 倉内祐樹, 香月博志, 関貴弘
  • 学会等名: 次世代を担う若手のための創薬・医療薬理シンポジウム2022
• [学会発表] 脊髄小脳失調症34型モデルマウスの作製と組織学的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 森川友理, 今野歩, 平井宏和, 倉内祐樹, 香月博志, 関貴弘
  • 学会等名: 次世代を担う若手のための創薬・医療薬理シンポジウム2022