グリア細胞由来のトランスグルタミナーゼによるアルツハイマー病の新規発症機序解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15J12259
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 河邊 憲司 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2017-03-31
• キーワード: アルツハイマー病 / ミクログリア / アストロサイト / トランスグルタミナーゼ / MFG-E8

研究実績の概要

本研究では，仮説『アストロサイトによってアミロイドβ (Aβ)凝集が促進された後，ミクログリアによってニューロンが障害され，アルツハイマー病の発症に至る』の検証により，アルツハイマー病発症機序の解明を目的とした。目的達成のために課題を２つに分け，それぞれ検討した。
I. アストロサイトによるAβ凝集機序の解明
Aβ凝集にアストロサイトが関与するか調べるために，SDS PAGE法を用いてAβオリゴマーの形成を経時的に確認したところ，単なる培養メディウムよりもアストロサイトのコンディションメディウム中の方がオリゴマー形成日数が短縮されることがわかった。次に，Aβの凝集機序の詳細を検討するために，蛋白質架橋酵素であるトランスグルタミナーゼ(TG)に着目し実験を行った。TG阻害剤であるシスタミンを加えたAβ溶液を37℃でインキュベートするとオリゴマー形成が遅延し，Aβ凝集にTGの関与が示唆された。
II.ミクログリアの貪食によるニューロン障害の機序解明
Aβによって活性化したミクログリアはmilk fat globule EGF factor 8 (MFG-E8)を放出し，液中のMFG-E8によってニューロンを認識し，貪食することが報告されている。ミクログリアをAβによって刺激しMFG-E8発現を調べたが，変化しなかった。一方，ミクログリアとアストロサイトのMFG-E8発現を比較すると，ミクログリアはMFG-E8のロングフォームのみの発現であったが，アストロサイトはロングフォームが強く発現し，さらにショートフォームも発現していることが確認された。次に，ミクログリアによるニューロン障害を評価するためにニューロン/グリア混合培養系を構築した。この混合培養系にAβを添加し免疫染色を行ったところ，ミクログリアによってAβは取込まれ，MFG-E8と共染色される像が観察された。

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

アストロサイトの液性因子によってAβ凝集が促進され，凝集促進酵素としてTGの関与が示唆される結果を得ることができた。仮説１の検証は順調に進んでいるといえる。ミクログリアによるニューロン障害の機序に関しては実験系の構築に時間がかかり，仮説２は十分に検討できていない。よって「おおむね」とした。

今後の研究の推進方策

計画書通りにアストロサイトのTGによるAβ凝集機序の解明およびミクログリアによるニューロン障害の機序の解明を行う。具合的には凝集に関与するTGのアイソザイムの特定や凝集Aβの性状を検討する。また，MFG-E8の詳細な機能や放出細胞を検討した後，ニューロン障害との関わりを調べる。さらに上記に述べたin vitroの実験と平行してin vivoの実験を行う予定である。ラットにAβを脳室内投与してアルツハイマー病モデルを作出し，Aβ投与前，投与前後，投与後の３群に分けてシスタミンを飲水投与して，行動実験および脳切片の免疫染色を行う。これらによってTG阻害によるアルツハイマー病の治療・予防効果を検討し，アルツハイマー病治療・機序解明の足がかりとする。

研究成果

• [雑誌論文] Lipopolysaccharide-stimulated transglutaminase 2 expression enhances endocytosis activity in the mouse microglial cell line BV-2. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawabe K., Takano K., Moriyama M., Nakamura Y.
  • 雑誌名: Neuroimmunomodulation 巻: 22 (4) ページ: 243-249
  • DOI: 10.1159/000365484
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanism for increased hepatic glycerol synthesis in the citrin/mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase double-knockout mouse: Urine glycerol and glycerol 3-phosphate as potential diagnostic markers of human citrin deficiency. (2015)
  • 著者名/発表者名: Moriyama M., Fujimoto Y., Rikimaru S., Ushikai M., Kuroda E., Kawabe K., Takano K., Asakawa A., Inui A., Eto K., Kadowaki T., Sinasac DS., Okano Y., Yazaki M., Ikeda S., Zhang C., Song YZ., Sakamoto O., Kure S., Mitsubuchi H., Endo F., Horiuchi M., Nakamura Y., Yamamura K., Saheki T.
  • 雑誌名: Biochimica et biophysica acta. 巻: 1852 (9) ページ: 1787-1795
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2015.04.023
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] ミクログリアの組織型トランスグルタミナーゼ発現とエンドサイトーシスに対するアンホテリシンBの効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河邊 憲司，高野 桂，森山 光章，中村 洋一
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸ポートアイランドホテル，神戸国際会議場，神戸国際展示場，神戸商工会議所），兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 国際学会