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2018 年度 実施状況報告書

歯周病によるアルツハイマー病悪化の要因としてのミクログリア活性化のゲート機構破綻

研究課題

研究課題/領域番号 18K19650
研究機関安田女子大学

研究代表者

中西 博  安田女子大学, 薬学部, 教授 (20155774)

研究分担者 倪 軍軍  九州大学, 歯学研究院, 助教 (00783953)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワードミクログリア / アルツハイマー病 / ジンジバリス菌 / 時計遺伝 / 網羅的遺伝子解析
研究実績の概要

最近、歯周病菌(Porphyromonas gingivalis、ジンジバリス菌)ならびにその菌体成分がアルツハイマー病患者脳内に検出され、ジンジバリス菌の脳内感染がアルツハイマー病の増悪因子であることが示唆されている。また、疫学研究によってもアルツハイマー病患者の認知機能障害の程度と歯周病の重症度には正の相関があることが示されている。さらに最近、脳内感染したジンジバリス菌に対しミクログリアは突起伸展反応を示し、この突起伸展反応は非活動期に最大となり、活動期に最小となることが明らかになった。このことから、脳内に感染したジンジバリス菌に対するミクログリアの一連の活性化反応は非活動期に最大となり、活動期には活性化反応を規制するゲート機構の存在が想定される。
そこで本研究はこの想定されるミクログリアの活性化反応を規制するゲート機構の実態を明らかにすることを目的とする。まず、①活動期におけるジンジバリス菌に対するミクログリアの活性化反応を規制するゲート機構の存在を明らかにするため、網羅的遺伝子解析(CAGE法)を行い、ミクログリア特異的遺伝子群の日内変動を解析する。次に、②日内変動を示すジンジバリス菌に対するミクログリアの活性化反応(突起伸展、遊走、貪食、炎症惹起)に関与する遺伝子群のうち、日内変動を示すミクログリア特異的遺伝子を抽出することで想定されるゲート機構の物質的基盤を解析する。また、日内変動を示すミクログリア活性化反応に関与する遺伝子群のうち9時(非活動期)に増大する遺伝子を抽出し、ゲート機構の物質的基盤を明らかにする。また、このゲート機構が時計遺伝子の制御下にある可能性を検討する。さらに、③ アルツハイマー病ではミクログリア分子時計が変容し、想定されるミクログリアの活性化を規制するゲート機構が破綻することで過剰な脳炎症が惹起される可能性を検討する。

現在までの達成度 (区分)
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

アルツハイマー病モデルマウスとして家族性アミロイド前駆体タンパク質(APP)変異であるSweden変異とBeyreuther変異をもつAPPをノックインしたマウス(APP-KIマウス)を用いた。野生型マウスの全脳よりMACS法を用いて9時ならびに21時に単離したミクログリアよりRNAを抽出し、CAGE法による網羅的遺伝子解析を行った。その結果、野生型マウスから単離したミクログリアでは免疫・炎症反応に関連した遺伝子発現(NOS2, Saa3, S100a8, S100a9, C5ar1, Il1alpha, Il1rn, Nfkb1)は非常に低かった。一方、APP-KIマウスから単離したミクログリアではこれらの免疫・炎症反応に関連した遺伝子発現は野生型と比較して有意に大きな値を示した。これらの免疫・炎症反応に関連した遺伝子はミクログリア特異的遺伝子ではないがミクログリアにかなり選択的に発現する。さらに定量的PCR解析を行った結果、野生型マウスでは時計遺伝子であるBMAL1, PER1, PER2ならびにREV-ERBalphaのmRNA発現は9時(BMAL1)、1時(PER1,PER2)ならびに17時(REV-ERBalpha)をピークとした日内変動が認められた。また、炎症性メディエーターであるTNF-alpha, IL-1beta, NOS2ならびにIL-6のmRNA発現は5時をピークとした日内変動が認められた。一方、APP-KIマウスのミクログリアでは時計遺伝子(BMAL1, PER1, PER2ならびにREV-ERBalpha)ならびに炎症性メディエーター(TNF-alpha, IL-1beta, NOS2ならびにIL-6)のmRNA発現は野生型マウスと比較して位相のズレならびに発現量の増大が認められた。

今後の研究の推進方策

これまでの結果より以下のことが明らかとなった。(1)APP-KIマウスのミクログリアでは野生マウスと比較して活動期である21時に炎症性メディエーター発現の有意なに増大が認められた。(2)野生型とAPP-KIマウスとでは時計遺伝子(BMAL1, PER1, PER2ならびにREV-ERBalpha)ならびに炎症性メディエーター(TNF-alpha, IL-1beta, NOS2ならびにIL-6)のmRNA発現の日内変動に位相のズレが認められた。これらの結果より炎症性メディエーターの発現増大は時計遺伝子発現の位相のズレが関与している可能性が示唆された。そこで今後、時計遺伝子(BMAL1ならびにREV-ERBalpha)が転写因子NF-kappaBならびに内因性インヒビターIkappaBalphaの発現をどのように制御しているのかを培養ミクログリアを用いて解析する。さらにアルツハイマー病におけるミクログリアの時計遺伝子の変容の病理的意義についても検討する。

次年度使用額が生じた理由

一部の試薬の国内在庫がなかったため購入を見合わせたため残額が生じた。次年度の物品費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Mutations of beta-amyloid precursor protein after the consequence of Alzheimer's disease pathogenesis.2019

    • 著者名/発表者名
      Li NM, Liu KF, Qiu YJ, Zhang HH, Nakanishi H, Qing H.
    • 雑誌名

      Neural Regen Res.

      巻: 14 ページ: 658-665

    • DOI

      10.4103/1673-5374.247469.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pterostilbene, an active component of the dragon’s blood extract, acts as an antiderpressant in adult rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Yang L, Ran Y, Quan Z, Wang R, Yang Q, Jia Q, Zhang H, Li Y, Peng Y, Liang J, Wang H, Nakanishi H, Deng Y, Qing H.
    • 雑誌名

      Psychopharmacology (Berl)

      巻: 14 ページ: 658-665

    • DOI

      10.1007/s00213-018-5138-7.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increased expression and altered subcellular distribution of cathepsin B in microglia induces cognitive impairment through oxidative stress and inflammatory response in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Ni J, Wu Z, Stoka V, Meng J, Hayashi Y, Peters C, Qing H, Turk V, Nakanishi H.
    • 雑誌名

      Aging Cell

      巻: e12856 ページ: e12856

    • DOI

      10.1111/acel.12856.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel autoantibody against plexin D1 in patients with neuropathic pain.2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii T, Yamasaki R, Iinuma K, Tsuchimoto D, Hayashi Y, Saitoh BY, Matsushita T, Kido MA, Aishima S, Nakanishi H, Nakabeppu Y, Kira JI.
    • 雑誌名

      Ann Neurol

      巻: 84 ページ: 208-224

    • DOI

      doi: 10.1002/ana.25279.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Manipulation of hippocampal CA3 firing via luminopsins modulates spatial and episodic short-term memory, especially working memory, but not long-term memory.2018

    • 著者名/発表者名
      Song D, Yang Q, Lang Y, Wen Z, Xie Z, Zheng D, Yan T, Deng Y, Nakanishi H, Qing H
    • 雑誌名

      Neurobiol Learn Mem

      巻: 155 ページ: 435-445

    • DOI

      10.1016/j.nlm.2018.09.009.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The critical role of IL-10 in the antineuroinflammatory and antioxidant effects of Rheum tanguticum on activated microglia.2018

    • 著者名/発表者名
      Meng J, Ni J, Wu Z, Jiang M, Zhu A, Qing H, Nakanishi H.
    • 雑誌名

      Oxid Med Cell Longev

      巻: 2018:1083596 ページ: 2018:1083596

    • DOI

      10.1155/2018/1083596.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Brazilian green propolis prevents cognitive decline into mild cognitive impairment in elderly people living at high altitude.2018

    • 著者名/発表者名
      Zhu A, Wu Z, Zhong X, Ni J, Li Y, Meng J, Du C, Zhao X, Nakanishi H, Wu S
    • 雑誌名

      J Alzheimers Dis.

      巻: 63 ページ: 551-560

    • DOI

      10.3233/JAD-170630.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Infeaction of microglia with Porphyromonas gingivalis promotes cell migration and inflammatory response through the gingipain-mediated activation of protease-activated receptor-2.2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Y, Wu Z, Nakanishi Y, Ni J, Hayashi Y, Takayama F, Zhou Y, Kadowaki T, Nakanishi H.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 8(1):10304 ページ: 8(1):10304

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12173-1.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カテプシン群と痛みの治療2019

    • 著者名/発表者名
      中西 博
    • 学会等名
      第18回痛みの研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 脊髄ミクログリアBKチャネルの神経障害性疼痛における役割2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤泰司、諸橋 徹、林 良憲、板倉沙也子、川口慎憲、中西 博、メレディス アンドレア、石塚 俊晶
    • 学会等名
      第92回日本薬理学会年会
  • [学会発表] ITPA欠損によるヒトてんかん性脳症のモデルとしての神経幹細胞特異的Itpaノックアウトマウス2018

    • 著者名/発表者名
      土本大介、古賀祐一郎、林 良憲、アボルハッサニ ノナ、米嶋康臣、中西 博、中別府雄
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
  • [学会発表] Involvement of reduced microglial BMAL1 expression in excessive neuroinflammation of APP knock-in (APP-KI) mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Ni J, Wu Z, Nonaka S, Saido TC, Nakanishi H
    • 学会等名
      第23回グリア研究
  • [学会発表] チベット薬Ratanasampilは、低酸素によるミクログリアにおける酸化ストレスならびにNF-kappaB活性化に依存した炎症反応を抑制する2018

    • 著者名/発表者名
      孟ジェイ、朱愛琴、Junjuin Ni、林 良憲、中西 博、武 洲
    • 学会等名
      第71回日本薬理学会西南部会
  • [学会発表] ミクログリアにおけるカテプシン増大と細胞内の分布変化は、酸化ストレスならびに炎症反応を介して認知障害をもたらす2018

    • 著者名/発表者名
      Junjuin Ni、武 洲、林 良憲、中西 博
    • 学会等名
      第71回日本薬理学会西南部会
  • [学会発表] ブラジル産グリーンプロポリスはチベット高原に住む高齢者の全身炎症を軽減して認知機能の低下を防ぐ2018

    • 著者名/発表者名
      朱 愛琴、Junjun Ni、Jie Meng、中西 博、武 洲
    • 学会等名
      第60回歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] チベット薬Ratanasampilは低酸素によるミクログリアにおける酸化ストレスならびにNF-kappaB活性化に依存した炎症反応を抑制する2018

    • 著者名/発表者名
      Jie Meng、Junjun Ni、林 良憲、中西 博、朱 愛琴、武 洲
    • 学会等名
      第60回歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] ミクログリアにおけるカテプシンBの発現増加及び細胞内分布変化はマウスにおける酸化ストレスや炎症反応による認知障害を誘発する2018

    • 著者名/発表者名
      Junjun Ni、武 洲、林 良憲、中西 博
    • 学会等名
      第60回歯科基礎医学会学術大会

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公開日: 2019-12-27  

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