脳内炎症制御を基軸とする新たな脳卒中栄養学の確立

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22813
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 香月 博志 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (40240733)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: 脳出血 / ビタミンＡ / レチノイド / トリプトファン / 神経保護 / 脳内炎症

研究実績の概要

本研究は、食事性成分あるいはその代謝物が核内受容体ファミリーをはじめとするリガンド依存性転写因子の活性に影響を及ぼすことなどによって、脳内炎症応答に関わる細胞群の分化や機能発現を制御し脳内出血病態の改善に寄与する可能性を検証すること、およびそれらの検討を通じて脳卒中後の治療介入に資する新たな「脳卒中栄養学」の概念を確立することを目的とする。本年度は、ラット培養脳組織切片のトロンビン誘発性病理解析実験系を用いて、ビタミンＡ関連化合物である直鎖型レチノイドの作用の解析を進めた。直鎖型レチノイドの大脳皮質神経細胞保護効果はTrkB阻害作用を有するK252aによって遮断されるものの、レチノイドによってBDNFおよびTrkBのmRNA発現量は影響を受けなかったことから、レチノイドの作用はTrkBを介するものではなく、K252aによって阻害される他のキナーゼがレチノイドの保護効果に寄与することが推察された。一方で、NF-κBシグナルを阻害する複数の薬物がレチノイドの線条体組織保護効果を著明に抑制することを新たに見出した。なお、直鎖型レチノイドの保護効果がレチノイン酸受容体拮抗薬により消失することも確認した。また、マウスin vivo脳内出血病態モデルを用いてビタミンA（パルミチン酸レチノール）の効果を検証した。脳出血誘発3時間後から24時間間隔で計３回パルミチン酸レチノールを経口投与したところ、対照群と比較して有意な運動機能改善効果が認められた。以上の知見は、ビタミンA類の強化補給が出血性脳卒中の治療に有益である可能性を示すとともに、ビタミンA群化合物の神経組織保護効果の機序について新たな視点を与えるものである。

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

ビタミンA群および関連化合物の効果の検証および作用機序の解析に関しては、当初の想定以上に順調に知見を蓄積してきている。In vitroにおいては、レチノイン酸受容体への直接作用や代謝変換を経た間接作用の程度に応じて効力は異なるものの、ビタミンA関連化合物が共通して脳内出血関連病理を抑制することが明らかとなり、また大脳皮質と線条体とで異なる作用機序を介してそれらの保護効果が発揮されていることを示唆する興味深い知見を得た。今後は特にPKAやNF-κBを軸としてビタミンA関連化合物の作用機序の詳細を明らかにしていく。さらにin vivoにおいてもビタミンAの経口補給が脳内出血後の運動機能改善に有効であることが明らかになったので、今後はその効果の病理組織学的側面を中心に解析を進める。なお、in vivo脳内出血モデルにおいてはビタミンD（コレカルシフェロール）の効果についても同様の方法で検討したが、通常摂取量の10倍量相当の経口補給条件においても著明な効果は認められなかったため、それ以上の検討は保留としている。
前年度に脳内出血病態における炎症応答抑制効果や運動機能改善効果を示したトリプトファン代謝物である3,3’-ジインドリルメタンについては、ミクログリア系BV-2細胞を用いて他のトリプトファン代謝物との抗炎症作用の比較検討を進めているが、同化合物がin vivoで発揮した効果と矛盾する作用も部分的に認められており、今後慎重に検討が必要であると考えている。

今後の研究の推進方策

１）脂溶性ビタミン強化補給の効果：マウスin vivo脳内出血病態モデルを用いてビタミンA類の経口／経腸補給の効果の詳細について検証する。特に、出血により損傷を受ける脳組織に対する保護効果を明らかにするため、脳実質内の主要な細胞種（神経細胞・アストロサイト・ミクログリア）の免疫組織化学的評価や脳内サイトカイン・ケモカインの発現変化の測定に加え、レチノイン酸受容体の脳内発現分布、好中球の脳内浸潤、骨髄・血中の好中球・単球・Tリンパ球の分化に対する効果等を評価する。また、ラット培養脳組織切片にトロンビンを処置することにより誘発されるin vitro脳内出血病理を解析する実験系を用いて、ビタミンA類（直鎖型レチノイドを中心に）の保護作用機序の解明を目指す。具体的には、レチノイン酸受容体刺激がPKAの発現を増大させ得るとの既報告に基づき、直鎖型レチノイドの大脳皮質神経保護効果にPKAが関与する可能性について検証する。線条体組織保護効果については、これまでの結果からNF-κBシグナルの関与が強く示唆されるので、組織内ニューロンおよびミクログリアにおけるNF-κBの核内移行や炎症性サイトカイン産生量変化に対する直鎖型レチノイドの効果を検証する。
２）トリプトファン強化補給の効果：トリプトファン代謝物の脳実質細胞への直接作用について、引き続きBV-2細胞（トロンビン誘発性サイトカイン・ケモカイン発現に対する効果、およびMAPキナーゼ群やNFκB等の細胞内シグナル伝達系への影響）や培養脳組織切片（トロンビンによる組織内ミクログリアの活性化および遅延性の神経細胞死誘導に対する効果）を用いて検証する。また、トリプトファン代謝物の作用点の一つと考えられるアリル炭化水素受容体の発現分布変化や、脳組織内トリプトファン代謝物含量について、マウスin vivo脳内出血モデルを用いて検証する。

研究成果

• [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Massachusetts General Hospital
• [雑誌論文] Nicotine promotes angiogenesis in mouse brain after intracerebral hemorrhage. (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto K, Kinoshita K, Hijioka M, Kurauchi Y, Hisatsune A, Seki T, Masuda T, Ohtsuki S, Katsuki H.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: 170 ページ: 284-294
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mature Adult Mice With Exercise-Preconditioning Show Better Recovery After Intracerebral Hemorrhage. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita K, Hamanaka G, Ohtomo R, Takase H, Chung KK, Lok J, Lo EH, Katsuki H, Arai K.
  • 雑誌名: Stroke. 巻: 52 ページ: 1861-1865
  • DOI: 10.1161/STROKEAHA.120.032201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Differential mode of cholesterol inclusion with 2-hydroxypropyl-cyclodextrins impacts safety margin in treating Niemann-Pick disease type C. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Ishitsuka Y, Kondo Y, Nakahara S, Nishiyama A, Takeo T, Nakagata N, Motoyama K, Higashi T, Arima H, Kamei S, Shuto T, Kai H, Hayashino Y, Sugita M, Kikuchi T, Hirata F, Miwa T, Takeda H, Orita Y, Seki T, Ohta T, Kurauchi Y, Katsuki H, Matsuo M, Higaki K, Ohno K, Matsumoto S, Era T, Irie T.
  • 雑誌名: Br J Pharmacol. 巻: － ページ: in press
  • DOI: 10.1111/bph.15464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ataxic phenotype and neurodegeneration are triggered by the impairment of chaperone-mediated autophagy in cerebellar neurons. (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Ohta T, Morikawa Y, Konno A, Hirai H, Kurauchi Y, Hisatsune A, Katsuki H, Seki T.
  • 雑誌名: Neuropathol Appl Neurobiol. 巻: 47 ページ: 198-209
  • DOI: 10.1111/nan.12649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different responses after intracerebral hemorrhage between young and early middle-aged mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita K, Ohtomo R, Takase H, Hamanaka G, Chung KK, Lok J, Katsuki H, Arai K.
  • 雑誌名: Neurosci Lett. 巻: 735 ページ: 135249
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2020.135249
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A synthetic retinoic acid receptor agonist Am80 ameliorates renal fibrosis via inducing the production of alpha-1-acid glycoprotein. (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H, Bi J, Murata R, Fujimura R, Nishida K, Imafuku T, Nakamura Y, Maeda H, Mukunoki A, Takeo T, Nakagata N, Kurauchi Y, Katsuki H, Tanaka M, Matsushita K, Fukagawa M, Maruyama T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 10 ページ: 11424
  • DOI: 10.1038/s41598-020-68337-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microglia-released leukotriene B4 promotes neutrophil infiltration and microglial activation following intracerebral hemorrhage. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hijioka M, Futokoro R, Ohto-Nakanishi T, Nakanishi H, Katsuki H, Kitamura Y.
  • 雑誌名: Int Immunopharmacol. 巻: 85 ページ: 106678
  • DOI: 10.1016/j.intimp.2020.106678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glucocorticoids negatively regulates chaperone mediated autophagy and microautophagy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Ueda E, Konno A, Hirai H, Kurauchi Y, Hisatsune A, Katsuki H, Seki T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 528 ページ: 199-205
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.04.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Treadmill Exercise Suppresses Cognitive Decline and Increases White Matter Oligodendrocyte Precursor Cells in a Mouse Model of Prolonged Cerebral Hypoperfusion. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohtomo R, Kinoshita K, Ohtomo G, Takase H, Hamanaka G, Washida K, Islam MR, Wrann CD, Katsuki H, Iwata A, Lok J, Lo EH, Arai K.
  • 雑誌名: Transl Stroke Res. 巻: 11 ページ: 496-502
  • DOI: 10.1007/s12975-019-00734-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Laquinimod and 3,3'-diindolylemethane alleviate neuropathological events and neurological deficits in a mouse model of intracerebral hemorrhage. (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto K, Kinoshita K, Yoshimizu A, Kurauchi Y, Hisatsune A, Seki T, Katsuki H.
  • 雑誌名: J Neuroimmunol. 巻: 342 ページ: 577195
  • DOI: 10.1016/j.jneuroim.2020.577195
  • 査読あり
• [学会発表] In vitro脳内出血病理モデルに対するレチノイドの組織保護効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中西 咲乃、倉内 祐樹、関 貴弘、木村 泰之、鈴木 正昭、鈴木 恵一、古山 浩子、香月 博志
  • 学会等名: 日本薬学会第141年会
• [学会発表] マウス脳内出血病態に対するヒドロキシクロロキンの作用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉水 文香、木下 慶大、松本 倖政、倉内 祐樹、関 貴弘、香月 博志
  • 学会等名: 日本薬学会第141年会
• [学会発表] シャペロン介在性オートファジー・ミクロオートファジーとexosome分泌の相互調節 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大島 睦、関 貴弘、倉内 祐樹、香月 博志
  • 学会等名: 日本薬学会第141年会
• [学会発表] 気象病モデルマウスの脳血流動態に対する五苓散ならびにロキソプロフェンの効果比較 (2021)
  • 著者名/発表者名: 笠 純華、倉内 祐樹、田中 理紗子、春田 牧人、笹川 清隆、関 貴弘、太田 淳、香月 博志
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
• [学会発表] 小脳神経細胞におけるシャペロン介在性オートファジーの活性低下は運動障害と神経変性を誘導する (2021)
  • 著者名/発表者名: 関 貴弘、佐藤 正寛、太田 智子、森川 友里、今野 歩、平井 宏和、倉内 祐樹、香月 博志
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
• [学会発表] 気象病モデルマウスの確立 (2021)
  • 著者名/発表者名: 倉内 祐樹、田中 理紗子、笠 純華、春田 牧人、笹川 清隆、関 貴弘、太田 淳、香月 博志
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
• [学会発表] D-システインは硫化水素産生を介してシャペロン介在性オートファジー及びミクロオートファジーを調節する (2021)
  • 著者名/発表者名: 植田 恵梨香、関 貴弘、今野 歩、平井 宏和、倉内 祐樹、香月 博志
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
• [学会発表] シャペロン介在性オートファジー・ミクロオートファジーとexosome分泌の相互調節 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大島 睦，関 貴弘，倉内 祐樹，香月 博志
  • 学会等名: 第73回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] 複数の脊髄小脳失調症原因タンパク質がシャペロン介在性オートファジー及びミクロオートファジー活性に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 奥山 凌平，関 貴弘，今野 歩，平井 宏和，倉内 祐樹，香月 博志
  • 学会等名: 第73回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] マウス脳内出血病態に対するNurr1作動薬の作用比較 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木下 慶大，吉水 文香，小谷 俊介，倉内 祐樹，関 貴弘，香月 博志
  • 学会等名: 第73回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] Niemann Pick 病C型患者に対するアセトアミノフェン使用の肝障害リスク評価を目的とした基礎的検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 難波 七海，柚木崎 美織，近藤 悠希，山田 侑世，竹尾 透，中潟 直己，江良 択実，東 大志，本山 敬一，有馬 英俊，関 貴弘，倉内 祐樹，香月 博志，松尾 宗明，檜垣 克美
  • 学会等名: 第73回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] マウス脳出血病態に対するNurr1リガンドの作用比較 (2020)
  • 著者名/発表者名: 香月博志、木下慶大、吉水文香、小谷俊介、倉内祐樹、関貴弘
  • 学会等名: 日本レチノイド研究会第31回学術集会
• [学会発表] 神経ペプチド代謝回転への作用を介するNOの神経変性誘導機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 香月 博志、関 貴弘、倉内 祐樹
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳神経細胞におけるmiRNAを用いたLAMP2Aノックダウンは運動障害と神経変性を誘導する (2020)
  • 著者名/発表者名: 関 貴弘、佐藤 正寛、太田 智子、森川 友里、今野 歩、平井 宏和、倉内 祐樹、香月 博志
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 慢性腎臓病モデルマウスの脳内レドックスシグナル破綻と不安関連症状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 倉内 祐樹, 川本 雛, 渡邊 博志, 丸山 徹, 関 貴弘, 香月 博志
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [産業財産権] ［１１Ｃ］標識非環式レチノイド、中枢神経系活性化剤及びそれらの製造 方法 (2020)
  • 発明者名: 鈴木正昭他
  • 権利者名: 鈴木正昭他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2020-193167