アルツハイマー病の分子病態とミトコンドリア障害

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24591249
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 玉岡 晃 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50192183)
• 研究分担者: 詫間 浩 筑波大学, 医学医療系, 講師 (00326258) ; 冨所 康志 筑波大学, 医学医療系, 講師 (80447250)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: アルツハイマー病 / アミロイドβ蛋白 / ミトコンドリア / 酸化ストレス

研究概要

アルツハイマー病（Alzheimer's disease; AD）の病因関連分子は脳血管や老人斑に沈着するアミロイドβ蛋白（amyloid β protein; Aβ）であるが、Aβがシナプス障害や神経細胞死をきたす機序に関しては未だ解明されていない。一方、ADではAβのフリーラジカル化した毒性構造物が増加している事やAβオリゴマーがミトコンドリア障害性に作用する事が示されて来た。本研究では、酸化ストレスがＡＤの病態に関与していることを示す上記の知見に基づいて、ADにおけるミトコンドリア障害について、ヒト脳や血小板、また培養細胞を用いて、特にAβやAPOEとの関連を中心に生化学的に解析することを目的とする。本年度は、ADにおいてAβの細胞内沈着によりミトコンドリア機能障害が生じる機序を解明するために、ヒト神経芽細胞腫（SH-SY5Y）細胞にアミロイド前駆体蛋白質(APP)のSwedish型変異（APPsw）を過剰発現するSH-SY5Y細胞（SH-SY5Y APPsw）を用いて遠心分離法（ショ糖密度勾配法またはパーコール密度勾配法）を行い、得られたミトコンドリア画分に多量のAPP及びAβ切断酵素(BACE-1)が存在することを明らかにした。また、第22位と第23位のアミノ酸残基においてターン構造を有するAβコンフォマーの毒性と活性酸素誘導能が高いことが明らかにされて来たため、AD脳における、その生化学的同定を試みた。毒性AβコンフォマーはSDSの存在下でその特異的構造が失われやすいが、免疫沈降とWestern blot法の組み合わせにより、その同定が可能となり、AD脳では可溶性Aβの少なからぬ部分が毒性コンフォマーで占められている可能性が示唆された。

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

本研究では、酸化ストレスがＡＤの病態に関与していることを示す上記の知見に基づいて、ADにおけるミトコンドリア障害について、ヒト脳や血小板、また培養細胞を用いて、特にAβやAPOEとの関連を中心に生化学的に解析することを目的とするが、本年度は、培養細胞におけるミトコンドリア内に大量のAPPやBACE1が存在することを同定できた。またAD脳における毒性Aβコンフォマーの存在を明らかにすることが出来た。

今後の研究の推進方策

今後は、本年度の実験で得られたミトコンドリア画分でのAβ40, Aβ42を検出・定量し、特に神経細胞毒性の強い毒性Aβコンホマーの産生がミトコンドリア、もしくはミトコンドリア周辺でも行われている事を証明し、さらに Aβに関連したミトコンドリア機能障害がどの様に神経細胞死を誘導するのかを解明する予定である。また、毒性AβコンフォマーのAD脳や、認知症を呈さない高齢者を含めた非AD脳での存在様態を、症例数を増やし様々な疾患において生化学的に検討する。さらに脳脊髄液において毒性Aβコンフォマーが存在するか否か、ADのバイオマーカーとして用いることが可能か否かを検討する。

次年度の研究費の使用計画

該当なし。

研究成果

• [雑誌論文] Statins reduce amyloid β-peptide production by modulating amyloid precursor protein maturation and phosphorylation through a cholesterol-independent mechanism in cultured neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hosaka A, Araki W, Oda A, Tomidokoro Y, Tamaoka A
  • 雑誌名: Neurochem Res 巻: 38 ページ: 589-600
  • DOI: doi: 10.1007/s11064-012-0956-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction ofβ -amyloid accumulation by reticulon 3 in transgenic mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Araki W, Oda A, Motoki K, Hattori K, Itoh M, Yuasa S, Konishi Y, Shin RW, Tamaoka A, Ogino K
  • 雑誌名: Curr Alzheimer Res 巻: 10 ページ: 135-142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular analysis and biochemical classification of TDP-43 proteinopathy (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuji H, Arai T, Kametani F, Nonaka T, Yamashita M, Suzukake M, Hosokawa M, Yoshida M, Hatsuta H, Takao M, Saito Y, Murayama S, Akiyama H, Hasegawa M, Mann DM, Tamaoka A
  • 雑誌名: Brain 巻: 135 ページ: 3380-3391
  • DOI: doi: 10.1093/brain/aws230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drug Screening for ALS Using Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Egawa N, Kitaoka S, Tsukita K, et al. including Tamaoka A
  • 雑誌名: Sci Transl Med 巻: 4 ページ: 145ra104
  • DOI: doi: 10.1126/scitranslmed.3004052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal β-amyloid generation is independent of lipid raft association of β-secretase BACE1: analysis with a palmitoylation-deficient mutant (2012)
  • 著者名/発表者名: Motoki K, Kume H, Oda A, Tamaoka A, Hosaka A, Kametani F, Araki W
  • 雑誌名: Brain Behav 巻: 2 ページ: 270-282
  • DOI: doi: 10.1002/brb3.52
  • 査読あり