紫外線による脳免疫統合系の制御機構とその生物学的意義の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15659082
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 井上 正康 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (80040278)
• 研究分担者: 佐藤 英介 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 講師 (60211942)
• キーワード: 活性酸素 / 紫外線 / 一酸化窒素 / ノックアウトマウス / iNOS / 酸素環境 / 脳免疫統合系 / ストレス

研究概要

酸素は生命史が創生した最大の遺産であるが、多くの初期生物群にとっては極めて迷惑な毒ガスであった。光合成を支える太陽光は遺伝子毒性の強い紫外線を含む為、光合成植物のみならず、海から陸へとニッチを広げてきた動物群にとっても、その毒性は太古より大きな脅威でありつづけてきた。紫外線の生物毒性は活性酸素代謝を介して発現するため、両者の毒性に対する防御機構の同時獲得が生物の生存に必須の条件であった。前者に関しては多彩な抗酸化物と関連酵素群によるレドックス制御系が、後者に関しては遺伝子変異修復機構や紫外線吸収(遮断)分子群などが古くより研究されてきた。生物は紫外線と活性酸素の毒性を回避する機構を獲得すると同時に、両毒性を積極的に利用しながら逞しく生きる道を模索してきた。
ヒトの虚血病巣に似た低酸素環境と強烈な紫外線に曝されていたカンブリア紀に、何故か遺伝子が爆発的に変異して多彩な生物群が誕生した。進化の原理は一創造百盗作であり、僅かな分子変異を基盤に似て非なる機能と外観を獲得し、天敵の少ない真空地帯で生物の多様性を拡大してきた。ほ乳類をはじめとする多彩な動物の紫外線応答反応や処理機構の中にその足跡が伺われる。可視光線の情報は眼から網膜と視神経を介して脳に送られ、生存模索反応に利用されている。一方、組織透過能の低い紫外線は、皮膚などの体表面でのみ生物作用を発現すると古くより信じられてきた。今年度の研究により、ほ乳類でも眼組織が紫外線をキャッチし、三叉神経(UVB)や視神経(UVA)を介して脳へ光情報を伝え、視床下部・下垂体系から皮膚、消化器、生殖器、免疫系など、全身の組織で多彩な生体反応を制御していることが判明した。iNOSノックアウトマウスでの解析により、活性酸素やNOがそのシグナル伝達経路に関与すること、これが光脳神経免疫統合系を構築していることなども明らかになりつつある。

研究成果

• [文献書誌] K.Hiramoto, Y.Yanagihara, EF.Sato, M.Inoue: "Activation of a nitric oxide-dependent neuroendocrinological pathway by the eye protects against ultraviolet B toxicity in the skin"J.Invest.Dermatol.. 120・1. 123-127 (2003)
• [文献書誌] M.Miyoshi, Y.Minamiyama, T.S.Taketani, K.Hiramoto, E.Kasahara, EF.: "Dietary nitrate inhibits stress-induced gastric mucosal injury in the rat"Free Radical Research. 37・1. 85-90 (2003)
• [文献書誌] AM Park, K Nagata, EF Sato, T Tamura, M Inoue: "Different sensitivity to nitric oxide in Helicobactor pylori and Eschelichia coli is due to the subtype of cytochrome c oxidase"Aech.Biochem.Biophys.. 411・1. 129-135 (2003)
• [文献書誌] Sato, E.F., Higashino, M., Ikeda, K., Wake, R., Matsuo, M., Utsumi, K., Inoue, M.: "Oxidative stress-induced cell death in oral neutrophils"Am.J.Phyiol.-Cell Physiol.. 284. C1048-C1053 (2003)
• [文献書誌] Bandoh T, Sato EF, Mitani H, Nakashima A, Hoshi K, Inoue M: "Antioxidative potential of fluvastatin via the inhibition of NADPH oxidase activity"Biological & Pharmaceutical Bulletin. 26・6. 818-822 (2003)
• [文献書誌] K.Maeda, K.Yasunari, EF Sato, J.Yoshikawa, M.Inoue: "Activation of protein kinase C and NADPH oxidase in leukocytes of spontaneously hypertensive rats"Hypertension Research. 26・12. 999-1006 (2003)
• [文献書誌] Chang BJ, Nishikawa M, Sato EF, Inoue M: "Mice lacking inducible nitric oxide synthase show strong resistance to anti-Fas antibody-induced fulminant hepatitis"Arch.Biochem.Biophys.. 411・1. 63-72 (2003)
• [文献書誌] Tsuchiya M, Asada A, Ryo K, Noda K, Hashino T, Sato Y, Sato EF, Inoue M: "Relaxing intraoperative natural sound blunts haemodynamic change at the emergence from propfol general anesthesia and increases the acceptability of anaesthesia to the patient"Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 47・8. 939-943 (2003)
• [文献書誌] H.Hanada, K.Katsu, T.Kanno, E.F.Sato, A.Kashiwagi, J.Sasaki, M.Inoue, K.Utsumi: "Cyclosporin A inhibits thyroid hormone-induced shortening of the tadpole tail through membrane permeability transition"Comparative Biochemistry & Physiology. 135. 473-483 (2003)
• [文献書誌] Inoue M, Sato EF, Nishikawa M, Park AM, Kira Y, Imada I, Utsumi K.: "Cross talk of nitric oxide, oxygen radicals, and superoxide dismutase regulates the energy metabolism and cell death and determines the fates of aerobic life."Antioxid Redox Signal. 5・4. 475-484 (2003)
• [文献書誌] Inoue M, Sato EF, Nishikawa M, Park AM, Kira Y, Imada I, Utsumi K: "Mitochondrial generation of reactive oxygen species and its role in aerobic life."Curr Med Chem.. 23・10. 2495-2505 (2003)