パーキンソン病遺伝子改変モデルの解析及びモデル作成

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21390272
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 服部 信孝 順天堂大学, 医学部, 教授 (80218510)
• 研究分担者: 佐藤 栄人 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00445537) ; 下 泰司 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70286714) ; 舩山 学 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70468578)
• キーワード: ミトファジー / parkin / PINK1 / 呼吸能 / ミトコンドリア膜電位 / MEF / ミトコンドリア / ATP

研究概要

家族性パーキンソン病の中にあってParkinとPINK1を原因遺伝子とする若年発症パーキンソン病はミトコンドリア機能異常がその病態の中核をなす疾患として注旨されている。PINK1は損傷ミトコンドリアを認識し除去(ミトファジー)することにより細胞内環境を健全に保つ機能を有する。その一方で、ミトコンドリアにも局在するPINK1自身がミトコンドリア機能にいかに関与しているかは未だ不明な点が多い。そこで本年度はPINK1ノックアウトMEFを用いて呼吸鎖や膜電位への影響を以下のように検討した。
1)PINK1ノックアウトマウス胎児由来のMEF細胞を不死化し、PINK1ノックアウト株と野生株をグルコース培地とガラクトース培地で培養することによりミトコンドリア呼吸依存的な増殖率を比較した。
2)ミトコンドリアを抽出しOxygen MeterとMitocell MT2000により単位細胞当たりの酸素消費を定量することにより呼吸能を比較した。MEFからミトコンドリア分画を抽出し単位ミトコンドリア当たりの呼吸機能をModular Kinetic Anaiysisにより測定した。
3)MEFの単位細胞あたりのROSの産生とプロトンリークを測定し比較した。また免疫染色によるミトコンドリアの形態や膜電位の変化を観察した。
その結果、PINK1ノックアウトMEFではガラクトース培地にて増殖の低下が顕著であった。またミトコンドリアからのプロトンリークやATP合成能には変化は認められないものの、基質酸化能は低下していることが判明した。さらにはミトコンドリアの膜電位も2次的低下を認めると共に、細胞当たりのATPは約80パーセントに低下していた。このような膜電位の低下した異常ミトコンドリアは本来であればミトファジーによって除去される運命にある。PINK1自身の機能が十分でない場合はミトファジーを誘導できなくなるため、異常なミトコンドリアを除去できずに結果として細胞内に蓄積する。この悪循環による異常ミトコンドリアの蓄積が若年発症の原因の一因であると推測される。このような異常ミトコンドリアを蓄積するPINK1ノックアウトMEFはパーキンソン病のモデル細胞として今後の病態解析に有用である.

研究成果

• [雑誌論文] Art and Parkinson's disease : a dramatic change in an artist's style as an initial symptom (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimura H, Tanaka R, Urabe T, Tanaka S, Hattori N
  • 雑誌名: J Neurol 巻: (In Press)
• [雑誌論文] Improvements in both psychosis and motor signs in Parkinson's disease, and changes in regional cerebral blood flow after electroconvulsive therapy (2011)
  • 著者名/発表者名: Usui C, Hatta K, Doi N, Kubo S, Kamigaichi R, Nakanishi A, Nakamura H, Hattori N, Arai H
  • 雑誌名: Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 巻: 35(7) ページ: 1704-8
• [雑誌論文] Parkin-mediated protection of dopaminergic neurons in a chronic MPTP-minipump mouse model of Parkinson disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuda T, Hayakawa H, Nihira T, Ren YR, Nakata Y, Nagai M, Hattori N, Miyake K, Takada M, Shimada T, Mizuno Y, Mochizuki H
  • 雑誌名: J Neuropathol Exp Neurol 巻: 70(8) ページ: 686-97
• [雑誌論文] Analysis of PLA2G6 in patients with frontotemporal type of dementia (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama H, Yoshino H, Hattori N
  • 雑誌名: Parkinsonism Relat Disord 巻: 17(6) ページ: 493-4
• [雑誌論文] Differential regional distribution of phosphorylated tau and synapse loss in the nucleus accumbens in tauopathy model mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Kambe T, Motoi Y, Inoue R, Kojima N, Tada N, Kimura T, Sahara N, Yamashita S, Mizoroki T, Takashima A, Shimada K, Ishiguro K, Mizuma H, Onoe H, Mizuno Y, Hattori N
  • 雑誌名: Neurobiol Dis 巻: 42(3) ページ: 404-14
• [雑誌論文] PLA2G6 variant in Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama H, Yoshino H, Ogaki K, Li L, Yamashita C, Li Y, Funayama M, Sasaki R, Kokubo Y, Kuzuhara S, Hattori N
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 56(5) ページ: 401-3
• [雑誌論文] Posterior hypoperfusion in Parkinson's disease with and without dementia measured with arterial spin labeling MRI (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamagata K, Motoi Y, Hori M, Suzuki M, Nakanishi A, Shimoji K, Kyougoku S, Kuwatsuru R, Sasai K, Abe O, Mizuno Y, Aoki S, Hattori N
  • 雑誌名: J Magn Reson Imaging 巻: 33(4) ページ: 803-7
• [雑誌論文] Phenotype of the 202 adenine deletion in the parkin gene : 40 years of follow-up (2011)
  • 著者名/発表者名: Hassin-Baer S, Hattori N, Cohen OS, Massarwa M, Israeli-Korn SD, Inzelberg R
  • 雑誌名: Mov Disord 巻: 26(4) ページ: 719-22
• [雑誌論文] Acute effects of bilateral subthalamic stimulation on decision-making in Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Oyama G, Shimo Y, Natori S, Nakajima M, Ishii H, Arai H, Hattori N
  • 雑誌名: Parkinsonism Relat Disord 巻: 17(3) ページ: 189-93
• [雑誌論文] Cerebral Infarcts Associated with Adenomyosis Among Middle-aged Women (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro K
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc Dis 巻: (In Press)
  • DOI: doi:10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2011.10.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methotrexate leukoencephalopathy mimics acute progressive stroke (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka R
  • 雑誌名: J Neurol 巻: 258(11) ページ: 2083-5
  • DOI: doi:10.1007/s00415-011-6053-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of sepiapterin reductase gene at the PARK3 locus in Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Sharma M
  • 雑誌名: Neurobiol Aging 巻: 32(11) ページ: 2108.e1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of LRRK2 exonic variants with susceptibility to Parkinson's disease : a case-control study (2011)
  • 著者名/発表者名: Ross OA
  • 雑誌名: Lancet Neurol 巻: 10(10) ページ: 898-908
  • DOI: doi:10.1016/S1474-4422(11)70175-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic mutations and functions of PINK1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawajiri S
  • 雑誌名: Trends Pharmacol Sci 巻: 32(10) ページ: 573-80
  • DOI: doi:S0165-6147(11)00097-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demographic, Clinical, and Radiologic Predictors of Neurologic Deterioration in Patients with Acute Ischemic Stroke (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto N
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc Dis 巻: (In Press)
  • DOI: doi:S1052-3057(11)00225-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebral Infarction in a Young Man Using High-dose Anabolic Steroids (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimada Y
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc Dis 巻: (In Press)
  • DOI: doi:S1052-3057(11)00220-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convulsive movements in bilateral paramedian thalamic and midbrain infarction (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro K
  • 雑誌名: Case Rep Neurol 巻: 3(3) ページ: 289-93
  • DOI: doi:10.1159/000334754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive mutational analysis of LRRK2 reveals variants supporting association with autosomal dominant Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Seki N
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 56(9) ページ: 671-5
  • DOI: doi:10.1038/jhg.2011.79
  • 査読あり
• [雑誌論文] DJ-1 associates with synaptic membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: Usami Y
  • 雑誌名: Neurobiol Dis 巻: 43(3) ページ: 651-62
  • DOI: doi:S0969-9961(11)00170-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exendin-4, a glucagon-like peptide-1 receptor agonist, provides neuroprotection in mice transient focal cerebral ischemia (2011)
  • 著者名/発表者名: Teramoto S
  • 雑誌名: J Cereb Blood Flow Metab 巻: 31(8) ページ: 1696-705
  • DOI: doi:10.1038/jcbfm.2011.51
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of Ndrg2 expression on astroglial activation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeichi T
  • 雑誌名: Neurochem Int 巻: 59(1)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gradient Echo T2*-weighted Magnetic Resonance Imaging Revealing Cerebral Microbleeds in A Patient with Microscopic Polyangiitis Complicated by Cerebrovascular Disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro K
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc Dis 巻: (In Press)
  • DOI: doi:S1052-3057(11)00107-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A large-scale genetic association study to evaluate the contribution of Omi/HtrA2 (PARK13) to Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Kruger R
  • 雑誌名: Neurobiol Aging 巻: 32(3) ページ: 548.e9-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visual grasping in frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17 (microtubule-associated with protein tau) : a comparison of N-Isopropyl-p-[(123)I]-iodoamphetamine brain perfusion single photon emission computed tomography analysis with progressive supranuclear palsy (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogaki K
  • 雑誌名: Mov Disord 巻: 26(3) ページ: 561-3
  • DOI: 10.1002/mds.23461
  • 査読あり
• [雑誌論文] Caffeine induces apoptosis by enhancement of autophagy via PI3K/Akt/mTOR/p70S6K inhibition (2011)
  • 著者名/発表者名: Saiki S
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 7(2) ページ: 176-87
  • DOI: doi:10.4161/auto.7.2.14074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevalence of GJB2 causing recessive profound non-syndromic deafness in Japanese children (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi C
  • 雑誌名: Int J Pediatr Otorhinolaryngol 巻: 75(2) ページ: 211-4
  • DOI: doi:S0165-5876(10)00521-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebral Infarction Developing in A Patient Without Cancer With A Markedly Elevated Level of Mucinous Tumor Marker (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro K
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc Dis 巻: (In Press)
  • DOI: doi:S1052-3057(10)00279-X
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonmotor Symptoms in Patients with PARK2 Mutations (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoritaka A
  • 雑誌名: Parkinsons Dis 巻: (In Press)
  • DOI: doi:10.4061/2011/473640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pramipexole reduces the prevalence of fatigue in patients with Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Morita A
  • 雑誌名: Intern Med 巻: 50(19) ページ: 2163-8
  • DOI: doi:10.2169/internalmedicine.50.5456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible cerebral vasoconstriction syndrome presenting as subarachnoid hemorrhage, reversible posterior leukoencephalopathy, and cerebral infarction (2011)
  • 著者名/発表者名: Noda K
  • 雑誌名: Intern Med 巻: 50(11) ページ: 1227-33
  • DOI: doi:JST.JSTAGE/internalmedicine/51.6516
  • 査読あり
• [雑誌論文] A case of cerebral embolism with metastatic chondrosarcoma in the left atrium (2011)
  • 著者名/発表者名: Oizumi H
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc Dis 巻: 20(1) ページ: 79-81
  • DOI: doi:S1052-3057(09)00220-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial membrane potential decrease caused by loss of PINK1 is not due to proton leak, but to respiratory chain defects (2011)
  • 著者名/発表者名: Amo T
  • 雑誌名: Neurobiol Dis 巻: 41(1) ページ: 111-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic mutations and mitochondrial toxins shed new light on the pathogenesis of Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato S, Hattori N
  • 雑誌名: Parkinsons Dis 巻: 2011 ページ: 979231
  • DOI: doi:10.1002/jnr.21032
  • 査読あり
• [学会発表] 遺伝性パーキンソン病の共通分子基盤の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: 仙台神経変性疾患検討会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] Parkinson病治療ガイドラインの国際比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: 神経疾患治療ガイドライン国際比較からみた本邦の特徴
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] Neurodegeneration-Prevention-Regeneration (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: Preventive and Translational Medicine-Perspectives for 21 Centuries. Joint Japanese-German Symposium
  • 発表場所: Juntendo University
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Mitophagy and Parkinson Disease (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: 東京医科歯科大学歯学部特別講堂
  • 発表場所: 東京医科歯科大学
  • 年月日: 2011-06-11
• [学会発表] 加齢と神経変性疾 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: 第11回日本抗加齢医学会総会,日国立京都国会館
  • 発表場所: 日国立京都国会館
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] 神経変性をどう考えるか?病態理解に至る最近の進歩 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: 第52回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] パーキンソン病の分子病態機序 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 学会等名: 第28回日本医学会総会2011
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-04-09