オキシトシンの血液脳関門移行に関わる分子装置の解明と愛情の構築研究

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06889
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 山本 靖彦 金沢大学, 医学系, 教授 (20313637)
• 研究分担者: 棟居 聖一 金沢大学, 医学系, 助教 (10399040) ; 原島 愛 金沢大学, 医学系, 助教 (50705522)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: オキシトシン / 血液脳関門

研究実績の概要

オキシトシン（OT）が社会性行動を引き起こす“愛情ホルモン”として中枢神経作用を発揮するには、末梢循環から血液脳関門（BBB）を通過し、脳内へ移行することが必須となる。しかし、これまでこのような現象の存在そのものや、分子機構については全く分かっていなかった。本研究では、OTの脳内移行とその作用発揮の分子機構の解明を目的とする。本年度は、以下のことを明らかにした。
1．OTとRAGE(receptor for advanced glycation end-products)との直接結合と細胞内シグナル伝達の有無： 合成OT（ペプチド研）とヒト・マウスの精製組み換えRAGEタンパクとの直接結合を表面プラスモン共鳴法とELISAプレートで確認した。OTはRAGE細胞外領域の免疫グロブリン様ドメインVおよびC1に結合した。しかし、OTののRAGEへの結合は、RAGE細胞内シグナル伝達を引き起こさなかった。
2．RAGEによるオキシトシンの血管側から脳側への移行をin vitroで検証： 初代培養したサル脳の毛細血管内皮細胞、ラット脳周皮細胞及びラット星状細胞を含む微小血管単位で構成されるin vitro BBB透過性アッセイキット（MBT-24H、ファーマコセル株式会社）を用いて、RAGE依存的なOTのBBB通過性が確認できた。
3．合成OTを皮下注射、静脈内投与、鼻腔投与を行ってその脳移行をマウスで確認： 各種RAGE遺伝子改変マウス（全身でRAGEが欠損するRAGE-KOマウス、血管内皮細胞RAGE過剰発現のRAGE-Tgマウス、膜型RAGEノックインマウスなど）を駆使して検証した結果、血管内皮細胞上のRAGE依存的なOT脳内移行が確認できた。また、内在性OTと区別するため[13C,15N]OTを用いても、脳脊髄液、脳内への移行が確認できた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

オキシトシン（OT）とRAGE(receptor for advanced glycation end-products)との直接結合およびRAGE依存的なOTの脳内移行が明らかになった。血中のOTが血液脳関門（BBB）を通過し、脳内へ移行する現象の実在が初めて証明され、その分子機構が明らかになるなど先駆的な成果と言える。

今後の研究の推進方策

血中のオキシトシン（OT）がRAGE(receptor for advanced glycation end-products)依存的に血液脳関門（BBB）を通過し、脳内へ移行することが分かった。今後は、予定通りに現在の方針をさらに推し進め、血中におけるOT結合キャリアタンパクの同定、OTの脳内移行促進法の開発、養育行動を改善する手段を創生する研究を行っていく。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard Medical School
• [国際共同研究] Krasnoyarsk State Medical University(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Krasnoyarsk State Medical University
• [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Saskatchewan
• [雑誌論文] Tuning inflammation: inducing ectodomain shedding of receptor for advanced glycation end-products (RAGE) and formation of soluble RAGE (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawano S, Yamamoto Y
  • 雑誌名: IMARS Highlights 巻: 14(1) ページ: 18-19
• [雑誌論文] Vascular RAGE transports oxytocin into the brain to elicit its maternal bonding behaviour in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Liang M, Munesue S, et al.
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 2 ページ: 76
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0325-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Citrullinated histone H3: early biomarker of neutrophil extracellular traps in septic liver damage (2019)
  • 著者名/発表者名: Nomura K, Miyashita T, Yamamoto Y, Munesue S, Harashima A, Takayama H, Fushida S, Ohta T
  • 雑誌名: J Surg Res 巻: 234 ページ: 132-138
  • DOI: 10.1016/j.jss.2018.08.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Highly Potent Analogue and a Long-Acting Analogue of Oxytocin for the Treatment of Social Impairment-Like Behaviors (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichinose W, Cherepanov SM, Shabalova AA, Yokoyama S, Yuhi T, Yamaguchi H, Watanabe A, Yamamoto Y, Okamoto H, Horike S, Terakawa J, Daikoku T, Watanabe M, Mano N, Higashida H, Shuto S
  • 雑誌名: J Med Chem 巻: - ページ: in press
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.8b01691
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Extracellular S100A11 plays a critical role in spread of the fibroblast population in pancreatic cancers (2019)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu H, Yamamoto K, Tomonobu N, Murata H, Inoue Y, Yamauchi A, Sumardika W, Youyi C, Kinoshita R, Yamamura M, Fujiwara H, Mitsui Y, Araki K, Futami J, Saito K, Iioka H, Ruma MW, Putranto EW, Nishibori M, Kondo E, Yamamoto Y, Toyooka S, Sakaguchi M
  • 雑誌名: Oncol Res 巻: - ページ: in press
  • DOI: 10.3727/096504018X15433161908259
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] RAGE-dependent potentiation of TRPV1 currents in sensory neurons exposed to high glucose (2018)
  • 著者名/発表者名: Lam D, Theaker M, Momeni Z, Yamamoto Y, Jagadeeshan S, Campanucci VA
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 13(2) ページ: e0193312
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0193312
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anti-tumor effects of a non-steroidal anti-inflammatory drug zaltoprofen on chondrosarcoma via activating peroxisome proliferator-activated receptor gamma and suppressing matrix metalloproteinase-2 expression (2018)
  • 著者名/発表者名: Higuchi T, Takeuchi, A, Munesue S, Yamamoto N, Hayashi K, Kimura H, Miwa S, Inatani H, Shimozaki S, Kato T, Aoki Y, Abe K, Taniguchi Y, Aiba H, Murakami H, Harashima A, Yamamoto Y, Tsuchiya H
  • 雑誌名: Cancer Med 巻: 7(5) ページ: 1944-1954
  • DOI: 10.1002/cam4.1438
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD38 in the nucleus accumbens is critical in paternal behavior in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Akther S, Zhong J, Liang M, Cherepanov SM, Lopatina O, Salmina AB, Tsuji C, Tsuji T, Yamamoto Y, Yokoyama S, Higashida H
  • 雑誌名: Messenger 巻: 6 ページ: 81-84
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] TRPM2, a new player, in cyclic ADP-ribose/CD38-dependent oxytocin release in the hypothalamus (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuji T, Liang M, Lopatina O, Yuhi T, Tsuji C, Zhong J, Akther S, Zhong J, Nishimura T, Amina S, Liu HX, Hashii M, Furuhara K, Yamamoto Y, Yokoyama S, Higashida H
  • 雑誌名: Messenger 巻: 6 ページ: 71-75
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nitration and glycation turn mature NGF into a toxic factor for motor neurons: a role for p75NTRand RAGE signaling in ALS (2018)
  • 著者名/発表者名: Kim MJ, Vargas MR, Harlan BA, Killoy KM, Ball L, Comte-Walters S, Gooz M, Yamamoto Y, Beckman JS, Barbeito L, Pehar M
  • 雑誌名: Antioxid Redox Signal 巻: 28(18) ページ: 1587-1602
  • DOI: 10.1089/ars.2016.6966
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro anticancer effects of a RAGE inhibitor discovered using a structure-based drug design system (2018)
  • 著者名/発表者名: El-Far A, Munesue S, Harashima A, Sato A, Shindo M, Nakajima S, Inada M, Tanaka M, Takeuchi A, Tsuchiya H, Yamamoto H, Shaheen HME, El-Sayed YS, Kawano S, Tanuma S, Yamamoto Y
  • 雑誌名: Oncology Lett 巻: 15(4) ページ: 4627-4634
  • DOI: 10.3892/ol.2018.7902
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Soluble thrombomodulin attenuates endothelial cell damage in hepatic sinusoidal obstruction syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada S, Miyashita T, Yamamoto Y, Kanou S, Munesue S, Ohbatake Y, Nakanuma S, Okamoto K, Sakai S, Knoshita J, Makino I, Nakamura K, Tajima H, Takamura H, Ninomiya I, Fushida S, Ohta T
  • 雑誌名: In Vivo 巻: 32(6) ページ: 1409-1417
  • DOI: 10.21873/invivo.11393
  • 査読あり
• [雑誌論文] JNK and ATF4 as two important platforms for tumor necrosis factor-α-stimulated shedding of receptor for advanced glycation endproducts (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi A, Koyama S, Sasagawa-Monden M, Kadoya M, Konishi K, Shoji T, Inaba M, Yamamoto Y, Koyama H
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 33(3) ページ: 3575-3589
  • DOI: 10.1096/fj.201701553RR
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of paternal aggression in CD38 knockout autism model mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Shabalova AA, Liang M, Zhong J, Tsuji C, Yamamoto Y, Yokoyama S, Higashida H
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Development of remarkably strong and long-active oxytocin analogues for treatment of social impairment-like behavior (2019)
  • 著者名/発表者名: Cherepanov SM, Wataru I, Yuhi T, Shabalova AA, Yokoyama S, Yamamoto Y, Higashida H
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Maternal behavior of CD38 KO autism model mouse dam is improved by social support (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuji T, Yokoyama S, Yamamoto Y, Higashida H, Tsuji C
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] RAGE-dependent leukocyte accumulation is critical pathology of cerebral vasospasm/neuronal dysfunction after subarachnoid haemorrhage (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishii H, Aida Y, Seiichi M, Hattori T, Takarada-Iemata M, Kitao Y, Nakada M, Yasuhiko Y, Hori O
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Drug library screening to identify new compounds for inducing ectodomain shedding of RAGE and formation of soluble RAGE (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawano S, Miyazawa H, Munesue S, Harashima A, Tanaka M, Thoa DTM, Leerach N, Ooshima Y, Kinoshita Y, Yamamoto H, Yamamoto Y
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of salicylate and pyridoxamine on diabetic nephropathy (2019)
  • 著者名/発表者名: Munesue S, Abouzed TK, Harashima A, Yamamoto H, Yamamoto Y
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro effects of a novel RAGE inhibitor on tumor malignancy in human fibrosarcoma HT1080 cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Oshima Y, Munesue S, El-Far AM, Harashima A, Takeuchi A, Tanaka M, Kawano S, Sato S, Shindo M, Nakajima S, Inada A, Tanuma S, Yamamoto H, Yamamoto Y
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Beneficial effects of zaltprofen on anti-obesity/diabetes via activation of PPARγ (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura K, Furukawa A, Watanebe K, Munesue S, Harashima A, Leerach N, Oshima Y, Tanaka M, Kawano S, Kinoshita Y, Nagashimada M, Higuchi T, Takeuchi A, Yamamoto Y
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] AQP1-elicited invasion and angiogenesis is mediated by thrombospondin type 1 domain containing 7A (THSD7A) in glioblastoma multiforme (2019)
  • 著者名/発表者名: Oishi M, Yamamoto Y, Munesue S, Harashima S, Nakada M, Hayashi Y
  • 学会等名: International Symposium on Chronic Disease and Glycation Biology
  • 国際学会
• [学会発表] 避けられない糖化反応とその生体応答系 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 日本生化学会東北地方会第84回例会
  • 招待講演
• [学会発表] グリケーション研究の潮流「グリケーションとその生体応答系」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 糖尿病における血管病態の共通項を巡って「グリケーションとその除去酵素による糖尿病合併症」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 第61回日本糖尿病学会
  • 招待講演
• [学会発表] 糖化生物学の病態生理「グリケーションとその生体応答系」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 糖尿病合併症としての臓器障害～克服に向けて～「グリケーションと糖尿病の合併症」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 第33回日本糖尿病合併症学会
  • 招待講演
• [学会発表] 栄養と糖尿病合併症 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 2018年度認定臨床栄養医金沢研修会
  • 招待講演
• [学会発表] Pattern-recognition receptor RAGE in health and disease (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 第19回東京都医学総合研究所国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pattern-recognition receptor RAGE: foe or friend? (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: RUSSIA-JAPAN Medical Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pattern-recognition receptor RAGE: foe or friend for life? (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本靖彦
  • 学会等名: 第13回国際メイラード反応シンポジウム（ISMR13）
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] べインズ・ドミニチャク 生化学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷口直之、岩井一宏、藤井順逸、本家孝一監訳
  • 総ページ数: 692
  • 出版者: エルゼビアジャパン
• [備考] 金沢大学医薬保健研究域医学系血管分子生物学ホームページ
  • URL: http://biochem2.w3.kanazawa-u.ac.jp/