Estrogenと神経細胞死-その分子生物学的メカニズム-

1996 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 07044291
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 放送大学
• 研究代表者: 鬼頭 昭三 放送大学, 教養学部, 教授 (00010140)
• 研究分担者: MAGGI A Ins. of Pharmacolgy Sci, Univ. of Milano, Associate ; BARNARD E.A Royal Free Hosp. Sch. of Medicine, Professor ; JHO Tong H Cornell University Medical College, Professor ; 三好 理絵 Royal Free Hosp. Sch. of Medicine, Research A (80209965) ; 仙波 純一 放送大学, 教養学部, 助教授 (30183429) ; 野村 靖幸 北海道大学, 薬学部, 教授 (00034041) ; 遠山 正彌 大阪大学, 医学部, 教授 (40028593) ; OLSEN Richar UCLA School of Medicine, Professor ; H.JOH Tong Cornell Univ., Medical College, Professor
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• キーワード: Estrogen / Hepatocyte growth factor / Insulin-like growth factor / Gel shift assay / 神経栄養因子 / カイニン酸 / 神経可塑性 / AP-1結合活性

研究概要

海馬培養神経細胞に対してglucocorticoidが神経細胞死を促進し、estrogenが10^<-6>〜10^<-9>の範囲では、これと拮抗的にneuriprotectiveに働くという我々の実験結果を前提として、神経細胞死に対するestrogenの作用の分子生物学的メカニズムを探るのが、本研究の目的である。
estrogenがin vivoでneuroprotectiveな作用を発揮するためには、当然その受容体が存在しなければならない。estrogen受容体は、周生期には、大脳、小脳を始め脳内に広く分布し、神経突起の伸長、神経回路網の形成に役割を演じた後、急激に消衰して、その分布が視床下部、辺縁系に限局することが知られている。in vivoでの神経細胞傷害後、estrogen受容体が出現するか否かが問題となる。
以上の考えに基づいて、実験をすすめ、次のような結果を得た。
1.estrogenが10^<-6>〜10^<-9>の範囲内ではneuronに対してprotectiveに働き、10^<-5>以上の濃度ではneurotoxicに働くという我々の実験結果をふまえ、estrogenのneuroprotectiveな作用のメカニズムを探るための実験が行われた。hepatocyte growth factor(HGF)と並んでinsulin-like growth factor(IGF)がこのメカニズムと関わっている可能性があり、従来から行ってきたLDH effluxmetryの手法を用いてIGFのNeuron survivalに対する影響を観察した。その結果、IGFIおよびII、ともにラット辺縁系培養神経細胞のneuron survival rateを増加させることを認めた。
2.estrogenの神経可塑性機能の発現の前提条件としてラットにカイニン酸を投与し神経細胞に傷害を与えた後、周生期と同じように大脳にestrogen受容体が再出現するか否かをestrogen受容体に対するモノクローナル抗体を用いて免疫組織化学的に検証した。その結果、ラットの大脳皮質の広い領域にわたって、ことに前頭部に著明にカイニン酸による神経細胞の傷害に引き続いてestrogen受容体が発現することを認めた。
3.カイニン酸投与によって、estrogen受容体が大脳皮質に再出現し、辺縁系ではその増加を認めるという事実を,in situ hybridizationによって、estrogen受容体の体場からも確認した。ことに、海馬CA3領域において著明であった。さらに、脳成熟後にestrogen受容体が存在する辺縁系では、その明らかな増加を認めた。
4.カイニン酸全身投与に先立ってestrogenを投与することにより、HGF、IGFI及びIIなどの神経栄養因子mRNA発現が、estrogenを投与しない場合と比べてどの様に影響されるか観察した。その結果、カイニン酸注射後3日後に観察した限りでは、estrogen投与によってIGF ImRNA発現の著明な上昇、IGF IIの同様な傾向がdot blot法によってみられた。
5.カイニン酸全身投与に先立ってestrogenを投与することにより、HGF、IGFI及びIIなどの神経栄養因子mRNA発現の上昇が見られることを認めたので、そのsignal transductionする経路を追求することとし、その第1段階として、estrogen単独投与によるAP-1結合活性の時間的推移をgel shift assayによって観察した。estrogen投与後、30〜120分にかけてAP-1結合活性の持続的上昇が見られることを認めた。
6.カイニン酸全身投与に先立ってestrogenを投与することにより、IGF I mRNAの上昇が見られることをdot blot分析法で認めたので、この点をさらにin situ hybridizationによって確認するとともに免疫組織化学染色によってIGFそのものの上昇が起こることを認めた。
7.カイニン酸全身投与に先立ってestrogenを投与することにより、ラット海馬を中心としてGAP43の出現が見られることを免疫組織化学的に観察した。
8.以上の結果から、estrogenがカイニン酸による神経細胞死に対してestrogen受容体の増加、AP-1結合活性の上昇、IGFIの誘導、GAP43の出現という経路をとって、神経修復に関与している可能性があるものと考えた。

研究成果

• [文献書誌] 新郷明子: "ゲルシフトアッセイからみたエストロゲンとニコチンのクロストーク" 医学と生物学. 134/1. 3-7 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "Nicotine protects against the dexamrthasone potentiation of kainic acid-induced neurotoxicity in cultured hippocampal neurons." Brain Research. 735. 335-338 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "Differential expression of c-fos mRNA in rat prefrontal cortex,striutum,N.accumbens and lateral septum after typical and atypical antipsychotics:an in situ hybridization study." Nuerochemistry International. 29/4. 435/442 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 新郷明子: "カイニン酸傷害脳に対するestrogenの影響" 神経化学. 35/6. 510-511 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 新郷明子: "エストロゲンと脳可塑性に関する研究" 医学と生物学. 133/5. 189-193 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 新郷明子: "カイニン酸とAP-1 DNA結合活性-その時間的推移-" 医学と生物学. 133/5. 195-199 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "Characterization of extracellular amino acids in striatum of freely moving rats by in vivo microdialysis." Journal of Neural Transmission. 100. 39-52 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "Differential expression of c-fos mRNA in rat striatum,N.accumbens and prefrontal cortex after haloperidol,sulpiride and clozapine:an in situ hybridization study." Japanese Journal of Pharmacology. 67. 143- (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kito,S.: "Effects of estrogen on cultured limbic neurons." Japanese Journal of Pharmacology. 67. 157- (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "N^G-menomethyl-L-arginine,ainhibitor of nitric oxide synthase,increases extracellular GABA in the striatum of the freely moving rat." Neuro Report. 6. 1426-1428 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "Behavioural and neurochemical effect of OPC-14597,a novel antipsychotic drug,on dopaminergic mechanisms in rat brain." Neuropharmacology. 34. 785-791 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Semba,J.: "Effect of systemic dexamethasone on extracellular amino acids(glutamate,aspartate,glycine and GABA)and acetylcholine release in rat hippocampus in vivo microdialysis." Functional Neurology. 10. 17-21 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Gordey,M.: "Zinc modulation of GABAA receptor-mediated chloride flux in rat hippocampal slices." Brain Res.691/1-2. 125-132 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tsuda,M.: "Induction of SPI-3 mRNA,encoding a serine protease inhibitor,in gerbil hippocampus after transient forebrain ischemia." Brain Res.Mol.Brain Res.35/1-2. 314-318 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Taguchi,A.: "Molecular cloning of novel leucine-rich repeat proteins and their expression in the developing mouse nervous system." Brain Res.Mol.Brain Res.35/1-2. 31-40 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Oda,H.: "G(o) protein does not regulate ATP-stimulated [Ca^<2+>]i elevation or noradrenaline release in PC12 cells." Arch.Biochem.Biophys.332/1. 1-7 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Itano,Y.: "Regulation of Bcl-2 protein expression in human neuroblastoma SH-SY5Y cells:positive and negative effects of protein kinases C and A,respectively." J.of Neurochem.67/1. 131-137 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Conti,B.: "Inducible cAMP early repressor can modulate tyrosine hydroxylase gene expression after stimulation of cAMP synthesis." J.of Biol.Chem.271. 25375-25381 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Olsen,R.W.: "Neuroactive steroid modulation of GABAA receptors." Adv.Biochem.Psychophamacol.48. 57-74 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mori,T.: "Differential expression of the eph family of receptor tyrosine kinase genes(sek,elk,eck)in the developing neurons system of the mouse." Brain Res.Mol.Brain Res.29. 325-335 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Cubells,J.F.: "Differential in vivo regulation of mRNA encoding the norepinephrine transporter and tyrosine hydroxylase in rat adrenal medulla and locus ceruleus." J.of Neurochem.65. 502-509 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Barnard,E.A.: "The molecular biology of GABAA receptors and their structural determinants." Adv.Biochem.Psychopharmacol.48. 1-16 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Magaline,A.: "Specificity of action of a herpes virus VP16/tetracyclin-dependent trans-activator in mammaiian cell cultures." DNA Cell Biol.14. 665-671 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kitamura,Y.: "Suppressive effect of FK-506,a novel immunosuppressant against MPTP-induced dopamine depletion in the striatum of young C5 7BL/6 mice." J.of Neuroimmunol.50. 221-224 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Jahng,J.W.: "Alternate promoters in the rat aromatic L-amino acid decarboxylase gene for neuronal and nonneuronal expression:an in situ hybridization study." J.of Neurochem.66. 14-19 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Webb,T.E.: "A novel G protein-coupled P2 purinoceptor(P2Y3)activated preferentially by nucleoside diphosphates." Mol.Pharmacol.50/2. 258-265 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Patrone,C.: "Cross-coupling between insulin and estrogen receptor in human neuroblastoma cells." Mol.Endocrinol.10/5. 499-507 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Carlo,P.: "Monoamine oxidase B expression is selectively regulated by dexamethasone in cultured rat astrocytes." Brain Resesrch. 711/1-2. 175-183 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shingo, A.S.: "Estrogen-nicotine cross-talk in rat brain" Medicine and Biology. 134/1. 3-7 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "Nicotine protects against the dexamrthasone potentiation of kainic acid-induced neurotoxicity in cultured hippocampal neurons." Brain Research. 735. 336-338 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "Differential expression of c-fos mRNA in rat prefrontal cortex, striutum, N.accumbens and lateral septum after typical and atypical antipsychotics : an in situ hybridization study." Neurochemistry International. 29/4. 435-442 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shingo, A.S.: "Effect of estrogen on the kainic acid-injured brain" J.J.of Neurochemistry. 35/9. 510-511 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shingo, A.S.: "Estrogen plays a role in neuronal plasticity at injured brains" Medicine and Biology. 133/5. 189-193 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shingo, A.S.: "Studies on kainic acid induced AP-1 DNA binding activities -the time course-" Medicine and Biology. 133/5. 195-199 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "Characterization of extracellular amino acids in striatum of freely moving rats by in vivo microdialysis." Journal of Neural Transmission. 100. 39-52 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "Differential expression of c-fos mRNA in rat striatum, N.accumbens and prefrontal cortex after haloperidol, sulpiride and clozapine : an in situ hybridization study." Japanese Journal of Pharmacology. 67. 143 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kito, S.: "Effects of estrogen on cultured limbic neurons." Japanese Journal of Pharmacology. 67. 157 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "N^G-monomethyl-_L-arginine, ainhibitor of nitric oxide synthase, increases extracellular GABA in the striatum of the freely moving rat." Neuro Report. 6. 1426-8 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "Behavioral and neurochemical effect of OPC-14597, a novel antipsychotic drug, on dopaminergic mechanisms in rat brain." Neuropharmacology. 34. 785-91 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Semba, J.: "Effect of systemic dexamethasone on extracellular amino acids (glutamate, aspartate, glycine and GABA) and acetylcholine release in rat hippocampus in vivo microdialysis." Functional Neurology. 10. 17-21 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Gordey, M.: "Zinc modulation of GABAA receptor-mediated chloride flux in rat hippocampal slices." Brain Res.691/1-2. 125-32 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tsuda, M.: "Induction of SPI-3 mRNA,encoding a serine protease inhibitor, in gerbil hippocampus after transient forebrain ischemia." Brain Res.Mol.Brain Res.35/1-2. 314-318 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Taguchi, A.: "Molecular cloning of novel leucine-rich repeat proteins and their expression in the developing mouse nervous system." Brain Res.Mol.Brain Res.35/1-2. 31-40 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Oda, H.: "G (o) protein does not regulate ATP-stimulated [Ca^<2+>] i elevation of noradrenaline release in PC12 cells." Arch.Biochem.Biophys.332/1. 1-7 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Itano, Y.: "Regulation of Bcl-2 protein expression in human neuroblastoma SH-SY5Y cells : positive and negative effects of protein kinases C and A,respectively." J.of Neurochem.67/1. 131-7 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Conti, B.: "Inducible cAMP early repressor can modulate tyrosine hydroxylase gene expression after stimulation of cAMP synthesis." J.of Biol.Chem.271. 25375-81 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Olsen, R.W.: "Neuroactive steroid modulation of GABAA receptors." Adv.Biochem.Psychophamacol.48. 57-74 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mori, T.: "Differential expression of the eph family of receptor tyrosine kinase genes (sek, elk, eck) in the developing neurons system of the mouse." Brain Res.Mol.Brain Res.29. 325-35 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Cubells, J.F.: "Differential in vivo regulation of mRNA encoding the norepinephrine transporter and tyrosine hydroxylase in rat adrenal medulla and locus ceruleus." J.of Neurochem.65. 502-9 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Barnard, E.A.: "The molecular biology of GABAA receptors and their structural determinants." Adv.Biochem.Psychopharmacol.48. 1-16 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Magaline, A.: "Specificity of action of a herpes virus VP16/tetracycline-dependent trans-activator in mammalian cell cultures." Cell Biol.14. 665-71 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kitamura, Y.: "Suppressive effect of FK-506, a novel immunosuppressant against MPTP-induced dopamine depletion in the striatum of young C5 7BL/6 mice." J.of Neuroimmunol.50. 221-4 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Jahng.J.W.: "Alternate promoters in the rat aromatic L-amino acid decarboxylase gene for neuronal and nonneuronal expression : an in situ hybridization study." J.of Neurochem.66. 14-19 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Webb, T.E.: "A novel G protein-coupled P2 purinoceptor (P2Y3) activated preferentially by nucleoside diphosphates." Mol.Pharmacol.50/2. 258-655 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Patrone, C.: "Cross-coupling between insulin and estrogen receptor in human neuroblastoma cells." Mol.Endocrinol.10/5. 449-507 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Carlo, P.: "Monoamine oxidase B expression is selectively regulated by dexamethasone in cultured rat astrocytes." Brain Resesrch. 711/1-2. 175-83 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より