アルツハイマー病におけるグルタチオン代謝異常の機序の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07352
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宇留野 晃 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 准教授 (90396474)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: アルツハイマー病 / Nrf2 / グルタチオン

研究実績の概要

アルツハイマー病モデルマウスを対象として、アルツハイマーの脳におけるグルタチオン代謝異常の機序を解明するため、複合遺伝子改変マウスの作出、脳内グルタチオン関連分子の測定、定量PCRを進めた。アルツハイマー病モデルマウスであるAPPV717I::TAUP301LおよびAppNLGF、さらに遺伝子改変によるNrf2活性化アルツハイマー病モデルマウスとしてAPPV717I::TAUP301L::Keap1FA/FAマウスおよびAppNLGF::Keap1FA/FAマウスを作出した。加えて、薬剤によるNrf2活性化として、Nrf2活性化剤CDDO-ImおよびCDDO-2P-ImをAPPV717I::TAUP301LおよびAppNLGFマウスに２週間経口投与した。
野生型マウス、AppNLGFマウス、AppNLGF::Keap1FA/FAマウスの脳におけるグルタチオン濃度を、1,5-DANをマトリックスとして用いたMALDI-質量分析イメージング法で測定したところ、野生型マウスと比較してAppNLGFマウスで総グルタチオン（還元型＋酸化型）の低下を認め、AppNLGF::Keap1FA/FAマウスでは総グルタチオンは増加していた。LC-MS/MSにてNEMで誘導体化した還元型グルタチオン測定したところ、同様にAppNLGF::Keap1FA/FAマウスでは還元型グルタチオンの増加を認めた。AppNLGFマウスへのCDDO-Im投与、およびAPPV717I::TAUP301LマウスへのCDDO-2P-Imの投与にて、LC-MS/MSにより脳における還元型グルタチオンの増加を認めた。さらに、AppNLGFマウスへのCDDO-Im投与、およびAPPV717I::TAUP301LマウスへのCDDO-2P-Imの投与にて、これらのNrf2活性化剤が脳内に移行することをLC-MS/MS法にて確認した。

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に対して、Keap1遺伝子改変によるNrf2活性化、および薬剤によるNrf2活性化を導入したモデルマウスを作出し、グルタチオンの代謝に関する解析を実施した。
グルタチオンは反応性が高く、正確な測定は困難であるが、NEM誘導体化を利用したLC-MS/MSによる測定方法により、より正確なグルタチオン濃度を測定することができた。さらに、1,5-DAN HClをマトリックスに用いたMALDI-質量分析イメージング技術を導入することで、グルタチオン合成に関連する代謝物を測定するための準備をすすめることができた。

今後の研究の推進方策

これまで作出したアルツハイマー病モデルマウスであるAPPV717I::TAUP301LおよびAppNLGF、遺伝子改変によるNrf2活性化アルツハイマー病モデルマウスであるAPPV717I::TAUP301L::Keap1FA/FAマウスおよびAppNLGF::Keap1FA/FAマウス、薬剤によるNrf2活性化モデルであるCDDO-ImおよびCDDO-2P-Im投与APPV717I::TAUP301LマウスおよびAppNLGFマウスに対して受動回避試験を実施する。
11ヶ月齢のマウスのアルツハイマー病およびNrf2活性化アルツハイマー病モデルマウスの脳組織をサンプリングし、LC-MS/MS法にて、GSH合成の中間代謝物である γ-グルタミルシステインを測定する。さらに、GC-MS法にてグルタチオン合成に関連するアミノ酸などの代謝物の解析を実施する。

次年度使用額が生じた理由

予定していた解析について、次年度に変更になった。質量分析および定量PCRに使用予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Novel method for evaluating the health condition of mice in space through a video downlink (2021)
  • 著者名/発表者名: Yumoto A, Kokubo T, Izumi R, Shimomura M, Funatsu O, Tada MN, Ota-Murakami N, Iino K, Shirakawa M, Mizuno H, Kudo T, Takahashi S, Suzuki T, Uruno A, Yamamoto M, Shiba D.
  • 雑誌名: Exp Anim 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1538/expanim.20-0102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impacts of the urinary sodium-to-potassium ratio, sleep efficiency, and conventional risk factors on home hypertension in a general Japanese population (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirata T, Kogure M, Tsuchiya N, Miyagawa K, Narita A, Nochioka K, Uruno A, Obara T, Nakamura T, Nakaya N, Metoki H, Kikuya M, Sugawara J, Kuriyama S, Tsuji I, Kure S, Hozawa A.
  • 雑誌名: Hypertens Res 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41440-021-00628-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic basis of neuronal vulnerability to ischemia; an in vivo untargeted metabolomics approach (2020)
  • 著者名/発表者名: Rashad S, Saigusa D, Yamazaki T, Matsumoto Y, Tomioka Y, Saito R, Uruno A, Niizuma K, Yamamoto M, Tominaga T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 6507
  • DOI: 10.1038/s41598-020-63483-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nrf2 contributes to the weight gain of mice during space travel. (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Uruno A, Yumoto A, et al.
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 3 ページ: 496
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01227-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Maternal Baseline Characteristics and Perinatal Outcomes: the Tohoku Medical Megabank Project Birth and Three-Generation Cohort Study (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugawara J, Ishikuro M, Obara T, et al.
  • 雑誌名: J Epidemiol 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.2188/jea.JE20200338
  • 査読あり
• [備考] 東北大学大学院医学系研究科医化学分野
  • URL: http://www.dmbc.med.tohoku.ac.jp/official/index.html