バイオ3D プリンターを用いた脳アミロイド血管症モデルの作成と病態機序の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K09758
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 原 英夫 佐賀大学, 医学部, 教授 (00260381)
• 研究分担者: 中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 脳アミロイド血管症 / バイオ3D プリンター / スフェロイド / アミロイド前駆蛋白遺伝子 / Aβ40/42

研究実績の概要

脳アミロイド血管症は血管壁に主としてAβ40が蓄積し血管壁が脆弱となり、しばしば皮質の大出血を起こす。最近では脳アミロイド血管症関連の脳炎症状態も報告されているが、その機序は解明されていない。我々はバイオ3Dプリンターを用いた脳アミロイド血管症のモデル血管を作成し、脳アミロイド血管症が起こるメカニズムを解析した。血管中膜のElastica van Gieson（EVG）染色ではコントロールと比較してAβ40ペプチド存在下では、outer layerのコラーゲン染色性の低下が見られ血管壁の脆弱性が示唆された。コントロールは血管壁の内側にSMCの反応が強く見られるが、Aβ40ペプチドが入っている血管はSMCのinner layerでの染色性が低下している。CD31免疫染色（内皮細胞）の比較ではコントロールはinner layerに集中しているが、Aβ40ペプチドでは中膜、外膜にもCD31の反応が見られる。基底膜の主な構成蛋白はコラーゲン4なのでtube構造体をコラーゲン4免疫染色したところ、Aβ40とコラーゲン4の染色が同じ部位に見られた。これによりコラーゲン蛋白にAβ蛋白が沈着している事が判明した。通常の血管には強度を保つためにエラスチンが発現し、心臓付近や動脈など血流の多い部分ではエラスチン多く見られる。Aβ40ペプチドやSHSY-APPを添加したtube構造体には内側と一部の外側にエラスチンの反応が見られた。SMCにはAβ40の付着は見られなかった。血管壁の脆弱性について実験をおこなった。Aβ40ペプチドを添加したtube構造体としていない構造体では耐久値に差が見られた。張力測定後のtube構造体を内側面を上にして顕微鏡で観察した所Aβ40ペプチドを添加したtube構造体は大きな亀裂が確認できるが、添加していないtube構造体では細かい亀裂が確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Total small vessel disease score and cerebro-cardiovascular events in healthy adults: the Kashima Scan Study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohei Suzuyama, Yusuke Yakushiji, Atsushi Ogata, Masashi Nishihara, Makoto Eriguchi, Atsushi Kawaguchi, Tomoyuki Noguchi, Junko Nakajima, Hideo Hara
  • 雑誌名: International Journal of Stroke 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1177/1747493020908144.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of cerebral microbleeds in the East and West. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yakushiji Y, Wilson D, Ambler G, Charidimou A, Beiser A, van Buchem MA,DeCarli C, Ding D, Gudnason V, Hara H, Imaizumi T, Kohara K, Kwon HM, Launer LJ, Mok V, Phan T, Preis SR, Romero JR, Seshadri S, Srikanth V, Takashima Y, Tsushima Y, Wang Z, Wolf PA, Xiong Y, Yamaguchi S, Werring DJ.
  • 雑誌名: Neurology 巻: 92 ページ: 1086-1097
  • DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000007039
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebral microbleeds and stroke risk after ischaemic stroke or transient ischaemic attack: a pooled analysis of individual patient data from cohort studies. (2019)
  • 著者名/発表者名: WilsonD, Ambler G, Lee KJ, Lim JS, Shiozawa M, Koga M, Li L, Lovelock C, et al.
  • 雑誌名: Lancet. Neurol 巻: 18 ページ: 653-665
  • DOI: https://doi.org/10.1016/S1474-4422(19)30197-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synergistic effect of hypertension and smoking on the total small vessel disease score in healthy individuals: the Kashima scan study. (2019)
  • 著者名/発表者名: M Hara, Y Yakushiji, K Suzuyama, M Nishihara, M Eriguchi, T Noguchi, M Nishiyama, Y Nanri, J Tanaka, H Hara.
  • 雑誌名: Hypertension Research 巻: 42 ページ: 1738-1744
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41440-019-0282-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] 認知症リスクとしての脳微小出血（マイクロブリーズ） (2019)
  • 著者名/発表者名: 薬師寺祐介、原英夫
  • 雑誌名: 最新医学 巻: 74 ページ: 86-93
• [雑誌論文] 認知症を予防する。２．危険因子；喫煙と認知症 (2019)
  • 著者名/発表者名: 原英夫
  • 雑誌名: Geriatric Medicine 巻: 57 ページ: 355-356
• [雑誌論文] 脳ドックにおける読影：臨床編 ２）Micro Bleeds (2019)
  • 著者名/発表者名: 星野有紀、薬師寺祐介、原英夫
  • 雑誌名: 脳神経外科速報 巻: 29 ページ: 720-724
• [学会発表] 脳血管病と認知症：微小脳出血と認知機能障害 - update- (2019)
  • 著者名/発表者名: 藥師寺祐介, 鈴山耕平, 美奈川拡, 吉川正章, 星野有紀, 原英夫
  • 学会等名: 日本脳卒中学会
  • 招待講演
• [学会発表] Extending the clinical spectrum of cerebral amyloid angiopathy (CAA): Clinical spectrum of CAA-related cerebrovascular disorders. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yakushiji Y, Hara H
  • 学会等名: 日本神経学学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] シンポジウム5 「認知症と脳小血管病のクロストーク」: 脳微小出血と認知症 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藥師寺祐介、美奈川拡、吉川正章、原英夫
  • 学会等名: 日本脳ドック学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] シンポジウム12 「脳小血管病のクロストーク」: 脳微小出血の病理学的分布様式の人種差 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藥師寺祐介, 星野有紀，美奈川拡，吉川正章，井手俊宏, 原英夫
  • 学会等名: 日本認知症学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳出血関連病変の頻度の検討 The Kashima Scan Study (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川正章、薬師寺祐介、西原正志、小杉雅史、原英夫
  • 学会等名: 脳卒中学会学術集会
• [学会発表] 約30年前の開頭血腫除去術後に左後頭葉の皮質下出血を発症した脳アミロイドアンギオパチーの一例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 星野有紀、井手俊宏、江里口誠、薬師寺祐介、原英夫
  • 学会等名: 日本神経学会九州地方会