| 研究課題/領域番号 |
19K07386
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
阿部 雄一 九州大学, 基幹教育院, 学術研究員 (00529092)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ペルオキシソーム / Pex2 / BDNF / TrkB-T1 / 記憶障害 |
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| 研究実績の概要 |
細胞内オルガネラであるペルオキシソームはエーテルリン脂質の生合成や極長鎖脂肪酸のβ酸化など様々な代謝反応を担っている。ペルオキシソームの形成はperoxin（Pex）と呼ばれるタンパク質群によって行われている。PexをコードするPEX遺伝子欠損は上記代謝反応をはじめ多岐にわたるペルオキシソーム代謝反応の酵素タンパク質の輸送障害を引き起こし、ペルオキシソーム欠損症（形成異常症）を発症する。ペルオキシソーム形成異常症は脳中枢神経系において重篤な障害を呈する。本研究ではペルオキシソーム欠損による病態発症の分子機構を目的としている。我々はペルオキシソーム形成異常マウスを作製し、脳由来神経栄養因子（BDNF）およびその不活性型受容体・TrkB-T1の発現増加が小脳形態形成異常を導くことを報告している。
我々の研究グループを含め発生過程におけるペルオキシソーム機能に関する研究は数多くなされてきたが、成体の個体恒常性に関わるペルオキシソーム機能についてはほとんど報告がない。成体マウスにおけるペルオキシソーム機能を検証するため、タモキシフェン誘導性Pex2コンディショナルノックアウトマウスを作出した。タモキシフェン投与後のペルオキシソーム形成障害誘発により記憶障害を呈し、記憶に関わる海馬神経幹細胞の減少、BDNFおよびTrkB-T1の発現増加が観察された（Front. Cell Dev. Biol. (2020), 8, 567017）。本研究成果は、ペルオキシソーム機能が成体マウス海馬における記憶形成に必須であることを示し、成体脳における新たなペルオキシソーム機能を明らかにした重要な知見である。
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| 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
ペルオキシソーム欠損マウスの発生過程においてBDNF-TrkBシグナル伝達経路の異常が小脳形態異常を導くことを報告している。2019年度にはBDNFの発現異常がサイトゾル局在カタラーゼの作用によるサイトゾルの還元化により導かれることを報告している。
成体マウスにおけるペルオキシソーム機能を検証するため、タモキシフェン誘導性Pex2コンディショナルノックアウト（Pex2-cKO）マウスを作出した。タモキシフェン投与後のペルオキシソーム形成障害誘発により、プラスマローゲンの減少や極長鎖脂肪酸の蓄積が認められた。Pex2-cKOマウスは表現型として記憶障害を呈し、記憶に関わる海馬神経幹細胞の減少、BDNFおよびTrkB-T1の発現増加が観察された。
以上のように、成体脳におけるペルオキシソーム機能障害が記憶障害することを示すとともに、BDNF-TrkBシグナル伝達系異常との関連を明らかにし、ペルオキシソーム欠損による病態発症メカニズムの分子基盤の全容解明を目的とした本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
ペルオキシソーム欠損マウス脳における神経炎症に関する研究を推進する。申請者らはこれまでにPex14-KOマウスの脳切片において、中枢神経系の免疫を担うミクログリアが活性化していることを見出している。免疫組織化学染色等を用いて、Pex14-KOマウスの大脳皮質や小脳において観察される形態異常と炎症惹起との関連性を検証する。
また、神経炎症に関わることが知られる生理活性脂質をLC-MS/MSを用いて定量する解析系の確立を行う。ペルオキシソーム欠損細胞やPex14-KOマウスではリン脂質中のドコサヘキサエン酸（DHA）が減少し、アラキドン酸が増加する。アラキドン酸由来の生理活性脂質は炎症を亢進し、逆にDHA由来の生理活性脂質は炎症を抑制することが知られている。野生型マウスおよびPex14-KOマウスにおいて、これら炎症性および抗炎症性生理活性脂質を定量的に解析し、存在量が異なる分子の探索を行う。同定した分子の合成阻害剤や分解系の阻害剤をPex14-KOマウスに投与し、神経炎症への影響を観察する。上記の神経炎症への影響とともに、Pex14-KOマウスにおける脳形態形成異常への影響も同時に観察を行うことで、脳形態形成異常と神経炎症との関連性を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
残額が1,168円と少額であったため、無理に全額使用することにせず、次年度への繰越しとした。
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