フリーラジカルによるミトコンドリア軸索内輸送障害と軸索変生

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16500267
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 川上 倫 北里大学, 医学部, 教授 (60177649)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: 軸索輸送 / 軸索変性 / ミトコンドリア / フリーラジカル / スーパーオキシドディスムターゼ

研究概要

神経細胞の機能と形態を保持するために必要なエネルギーは、ミトコンドリアによって供給される。神経細胞は軸索を持つゆえ、エネルギー供給のためには、ミトコンドリアは軸索輸送により運ばれなければならない。軸索内におけるミトコンドリアの輸送が破綻すると、様々な病態が引き起こされる。特に、軸索変性はミトコンドリア輸送障害と深く関与している。ミトコンドリアは酸化呼吸によってATPを供給する際、フリーラジカルを大量に放出する。フリーラジカルである一酸化窒素は、細胞に対して毒性を持ち、ミトコンドリアの酵素であるスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)によって除去されている。本研究では、ミトコンドリアの軸索内輸送動態がフリーラジカルによってどのような影響を受けるのかについて調べた。実験は、ビデオ増感顕微鏡を用いて行った。一酸化窒素供与薬であるNOC18は、順行性・逆行性のミトコンドリア軸索輸送を抑制した。SOD阻害薬であるdiethyldithio carbamateもミトコンドリア輸送を抑制し、軸索変性を起こさせた。一酸化窒素消去薬であるPTIOがミトコンドリア軸索輸送を促進させたことから、内因性の一酸化窒素は常時、ミトコンドリア軸索輸送を抑制していると考えられる。一方、ヒドロキシルラジカルの消去薬であるdimethyl thioureaでは変化がみられなかったことから、ヒドロキシルラジカルは軸索輸送障害に関与していないことが示唆された。これは、ヒドロキシルラジカルはわずかマイクロ秒(100万分の1秒)しか存在しない)ためであると考えられる。本研究より、内因性、外因性のフリーラジカルは、ミトコンドリア軸索輸送を抑制することが示された。ミトコンドリア軸索輸送の障害は軸索変性に至ることから、異常に増加したフリーラジカルはミトコンドリア軸索輸送を障害し、神経細胞に変性を起こす可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Vesicle disruption, plasma membrane bleb formation, and acute cell death caused by illumination with blue light in acridine orange-loaded malignant melanoma cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiruma H, Katakura T, Takenami T, Igawa S, Kanoh M, Fujimura T, Kawakami T
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology B, Biology 86(1) ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Vesicle disruption, plasma membrane bleb formation, and acute cell death caused by illumination with blue light in acridine orange-loaded malignant melanoma cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiruma H, Katakura T, Takenami T, Igawa S, Kanoh M, Fujimura T, Kawakami T
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology B Biology 86(1) ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nitric oxide synthase activity in rat gastric mucosa contributes to mucin synthesis elicited by calcitonin gene-related peptide (2006)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa T, Kusakabe T, Gono Y, Shikama N, Hiruma H, Kawakami T, Ishihara K
  • 雑誌名: Biomedical Research (Tokyo, Japan) 27(3) ページ: 117-124
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of soluble laminin on organelle transport and neurite growth in cultured mouse dorsal root ganglion neurons : difference between primary neurites and branches (2005)
  • 著者名/発表者名: Kohno K, Kawakami T, Hiruma H
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 205(2) ページ: 253-261
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neurotoxicity of intrathecally administered bupivacaine involves the posterior roots/posterior white matter and is milder than lidocaine in rats (2005)
  • 著者名/発表者名: Takenami T, Yagishita S, Murase S, Hiruma H, Kawakami T, Hoka S
  • 雑誌名: Regional Anesthesia and Pain Medicine 30(5) ページ: 464-472
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より