遺伝子欠損マウスを用いた虚血性網膜神経細胞死におけるTNFαの機能解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11671758
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 塩田 清二 昭和大学, 医学部, 教授 (80102375)
• 研究分担者: 関 保 昭和大学, 医学部, 講師 (10245855)
• キーワード: TNFα / Apoptosis / 遺伝子欠損マウス / 網膜 / 虚血

研究概要

マウスの心停止モデルを作成し、虚血再灌流後の網膜神経細胞死がどのような時間経過で起きるのかを形態観察した。心停止モデルの作成は、大動脈をクリップを用いて牽引し、心臓を圧迫させて一時的に心臓を完全停止させて行った。5分間の完全心停止後に心肺蘇生を行い、その後再灌流した。12時間、24時間、48時間、72時間、168時間後に眼球を摘出し、光顕および電顕的観察を行った。虚血再灌流後24〜48時間に網膜の神経細胞は著明な細胞変性がみられた。細胞変性を起こした神経細胞は、細胞の委縮、核濃縮や断片化などがみられたが、細胞質中のミトコンドリアの膨化や破裂などの形態学的変化はみとめられなかった。また、このような細胞はTUNEL陽性であり、しかも細胞内のCaspaseファミリーのうちCaspase-3陽性であったことから、心停止モデルマウスにおける神経細胞死は、遅発性神経細胞死(アポトーシス)であることが明らかになった。
TNFαは海馬や大脳皮質の神経細胞死を誘導し、また網膜の神経細胞死にも関与すると考えられている。そこで、TNFα遺伝子欠損マウスを用いて心停止を行い、神経細胞死が抑制されるか否かを形態観察した。野生型マウスでは、上記と同様に網膜の神経細胞は遅発性に神経細胞死をおこしたが、遺伝子欠損マウスでは神経細胞死が著明に減少していた。また、TUNEL陽性細胞も遺伝子欠損マウスでは著減しているのが観察された。また、TNFαによる神経細胞死の過程では、細胞内のCaspase-3が活性化し、その結果DNAの断片化が生じると考えられている。心停止を行ったマウスの網膜のCaspase-3活性は、遺伝子欠損マウスの方が野生型のものに比べて顕著に低下しているのが明らかになった。TNFαが虚血性の網膜神経細胞死を誘導すると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Seki T.: "The distribution and ultrastructural localization of Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP)-like immunoreactivity in the rat retina"Peptides. 21. 109-113 (2000)
• [文献書誌] Izumi S.: "Ultrastructural localization of PACAP immunoreactivity in the rat retina"Ann NY Acad Sci.. 921. 317-320 (2000)
• [文献書誌] Seki T.: "Gene expression for PACAP receptor mRNA in the rat retina by in situ hybridization and in situ RT-PCR"Ann NY Acad Sci. 921. 366-369 (2000)
• [文献書誌] Shioda S.: "Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP) and its Receptors in the Brain"Acta Anat Nippon. 75. 487-507 (2000)
• [文献書誌] Zhou CJ.: "Splice variants of PAC1 receptor during early neural development of rats"Peptides. 21. 1177-1183 (2000)
• [文献書誌] Shioda S.: "Functional significance of co-localization of PACAP and catecholamine in nerve terminals"Ann NY Acad Sc. 921. 211-217 (2000)
• [文献書誌] Zhou CJ.: "ATP-binding cassette transporter ABC2/ABCA2 in the rat brain : a novel mammalian lysosome-associated membrane protein and a specific marker for oligodendrocytes but not for myelin sheath"J Neuroscience. 21. 849-857 (2001)
• [文献書誌] Imaizumi H.: "Increased expression of interleukin-1bin mouse hippocampus after global ischemia"Acta Histochem Cytochem. 343. 357-362 (2001)