一酸化窒素を介するグルタミン酸神経毒性に対するニューロトロフィンの保護機構

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09470502
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 赤池 昭紀 京都大学, 薬学研究科, 教授 (80135558)
• 研究分担者: 香月 博志 京都大学, 薬学研究科, 助教授 (40240733)
• キーワード: 一酸化窒素 / グルタミン酸 / 神経細胞死 / 神経保護 / 大脳皮質 / N-methyl-D-asparate / ニューロトロフィン / 脳由来神経栄養因子

研究概要

神経系に作用する代表的な成長因子であるニューロトロフィンのうち、大脳皮質に高発現することが知られている脳由来神経栄養因子(BDNF)の神経保護作用に注目し、グルタミン酸神経毒性に対するBDNFの作用機構の解明を目的として、ラット胎仔由来初代培養大脳皮質ニューロンを用いて研究を行った。BDNFはNMDA受容体を介するグルタミン酸神経毒性に対して強力な保護作用を発現し、その神経保護作用の効力はBDNFの投与時間と投与濃度に依存していた。最大の保護効果を得るためには24時間の前処置を必要としたこと、さらに、その保護作用は蛋白合成阻害薬により抑制されたなどの知見から、BDNFの保護作用発現には何らかの細胞内機能蛋白のde novo合成の関与することが示唆された。BDNFの受容体としては、TrkB受容体とp75受容体が知られている。ウエスタンブロッティングによる解析の結果、BDNFが培養大脳皮質ニューロンのTrkBのチロシンリン酸化を引き起こすことが明らかになった。一方、BDFNの保護作用はp75の機能を抑制する抗p75受容体抗体の投与による影響を受けなかった。さらに、p75に連関する細胞内シグナル伝達系として働くセラミドの産生は神経成長因子の投与により促進したが、BDNFの投与では変化しなかった。これらの知見をもとに、BDNFがTrkB受容体を介して何らかの細胞保護性蛋白のde novo合成を促進することにより神経保護作用を発現するとの結論に至った。NMDA受容体を介するグルダミン酸神経毒性にはアポトーシスとネクローシスの両者の関与が指摘されているが、その両方のニューロン死の過程においてNOとスーパーオキシドの関与するラジカル連鎖反応が重要な役割を果たしている。さらに、グパーキンソン病への関与が指摘されているMPTP神経毒性やアルツハイマー病への関与が指摘されているアミロイドAβ蛋白の神経毒背にもNOの関与することが報告されている。したがって、BDNFがTrkB受容体を介してNO関連ラジカルの神経毒性の制御系の機能を促進することを示す本研究の成果は、ニューロン死を伴う中枢神経疾患の予防・治療薬の創製に新しい戦略を提供するものである。

研究成果

• [文献書誌] Akaike,A.et al: "Protective effect of MKC-231,a novel hig affinity choline uptake enhancer,on glutamete cyto-toxicity in cultured cortical neurons." Jpn.J.Pharmacol.76. 219-222 (1998)
• [文献書誌] Akaike,A.et al: "Bifemelane protects cultured cortical neurons against N-methyl-D-aspartate receptor-mediated glutamete cytotoxicity." Jpn.J.Pharmacol.76. 313-316 (1998)
• [文献書誌] Shimohama,S.et al: "Nicotinic α7 receptors protect against glutamane neurotoxicity and neuronal ischemic damage." Brain.Res.779. 359-363 (1998)
• [文献書誌] Adachi,K.et al: "Mechanism of the pathogenesis of glutamate neurotoxicity in retinal ischemia." Grafe's Arch.Clinic.Exp.Ophtahlmol.236. 766-774 (1998)
• [文献書誌] Senda,T.et al: "Effect of SA4503,a novel σ1 receptor agonist,against glutamate neurotoxicity in cultured rat retinal neurons." Eur,J.Pharmacol.342. 105-111 (1998)
• [文献書誌] Matsubara,K.et al: "Endogenously occurring β-carboline induces parkinsonisum in nonpromate animals: a possible causative protoxin in idiopathic parkinson's disease." J.Neurochem.70. 727-735 (1998)
• [文献書誌] Higuchi,Y.et al: "Increase in nitric oxide in the hypoxic-ischemic neonatal rat grain and suppression by 7-nitroindazole and aminoguanidine." Eur.J.Pharmacol.342. 47-49 (1998)
• [文献書誌] Adachi,K.et al: "Inhibiton of NMDA receptors and nitric oxide synthase reduces ischemic injury of the retina." Eur.J.Pharmacol.350. 53-57 (1998)
• [文献書誌] Kaneko,S.et al: "Differential regulation of N-and Q-type Ca^<2+> channels by cyclic nucleotides and G-proteins." Life Sci.62. 1543-1547 (1998)
• [文献書誌] Sakurai,E.et al: "Inhibition by [Arg^8]-vasopressin of long term potentiatino in guinea pig hippocampal slice." Jpn.J.Pharmacol.77. 103-105 (1998)
• [文献書誌] Maeda,T.et al: "Co-culture with the striatum attenuates N-methyl-D-aspartate cytotoxicity in dopaminergic neurons of rat mesencephalic slice cultures." Jpn.J.Pharmacol.77. 161-167 (1998)
• [文献書誌] Kihara,T.et al: "Stimulation of α4β2 nicotinic acetylcholine receptors inhibits β-amyloid toxicity." Brain Res.792. 331-334 (1998)
• [文献書誌] Kikuchi,M.et al: "Protective effects of FK506 against glutamate-induced neurotoxicity in retinal cell culture." Inv.Ophthal.Vis.Sci.39. 1227-1232 (1998)
• [文献書誌] Nishiyori,A.et al: "Localization of fractlkine and CX3CR1 mRNAs in rat brain: does fractalkine play a role in signaling from neuron to microglia?" FEBS.Lett.429. 167-172 (1998)
• [文献書誌] Tomita,Y.et al: "Intracellular Ca^<2+> store-operated influx of Ca^<2+> through TRP-R,a rat homolog of TRP,ex-pressed in Xenopus oocytes." Neurosci.Lett.248. 195-198 (1998)
• [文献書誌] Ishihara,K.et al: "Ethanol reduces spontaneous iring and potentiates GABA-induced currents in acutely dissoci-ated rat medial vestibular nucleus neurons." Jpn.J.Alcohol & Drug Dependence. 33. 252-262 (1998)
• [文献書誌] Sawada,H.et al: "Dopamine D_2-type agonists protect mesencepalic neurons from glutamate neurotoxicity: mecha-nisms of neuroprotective treatment against oxidative stress." Ann.Neurol.44. 110-119 (1998)
• [文献書誌] Kinoshita,M.et al: "Inhibitory effects of bifemelane on brain Ca^<2+> channel subtypes expressed in Xenopus oocytes." Jpn.J.Pharmacol.78. 39-44 (1998)
• [文献書誌] Urushitani,M.et al: "Mechanism of selective motor neuronal death after exposure of spinal cord to glutamate: involvement of glutamate-induced nitric oxide in motor neuron toxicity and nonmotor neuron protection." Ann.Neurol.44. 796-806 (1998)
• [文献書誌] Sawada,H.et al: "Estradiol protects mesencephalic dopaminergic neurons from oxidative stress-induced neu-ronal deth." J.Neurosci.Res.54. 707-719 (1998)
• [文献書誌] Kaneda,K.et al: "Apoptotic DNA fragmentation and upregulation of Bax induced by transiet ischemia of the rat retina." Brain Res. 815. 11-20 (1998)
• [文献書誌] 久米利明 他: "グルタミン酸神経毒性を制御する内在性保護因子" 医学のあゆみ「ニューロン死を標的とした神経疾患治療薬5」, 4 (1998)
• [文献書誌] 香月博志 他: "線条体由来非蛋白性物質によるドパミンニューロン死の制御" 別冊・医学のあゆみ「神経細胞死制御」, 5 (1998)
• [文献書誌] 赤池昭紀 他: "In vitroおよびin vivoでの網膜ニューロン死の研究方法" 日本薬理学会誌(Folia Pharmacol.Jpn.), 8 (1998)
• [文献書誌] 赤池昭紀 他: "内在性保護因子によるニューロン死の制御" 日本薬理学会誌(Folia Pharmacol.Jpn.), 10 (1998)
• [文献書誌] 赤池昭紀: "神経細胞死とNO" Clin.Neurosci., 4 (1998)