水素分子による酸化ストレス防御機構と脳内レドックス動態の解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25350907
• 研究機関: 日本医科大学
• 研究代表者: 西槇 貴代美 日本医科大学, 付置研究所, その他 (00465345)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 酸化ストレス / 水素

研究実績の概要

酸化ストレスの蓄積は、糖尿病などの生活習慣病や、アルツハイマー病、パーキンソン病に代表される神経変性疾患など、様々な疾患の発症に強く関与している。我々はこれまでに、脳の酸化ストレス亢進に起因する神経変性疾患モデルマウス(DALマウス）と、生体の酸化還元状態をモニターできるroGFPトランスジェニックマウスを作製した。roGFPタンパク質は酸化還元状態により励起波長スペクトルが変化する緑色蛍光タンパク質である。ミトコンドリアでroGFP蛋白を発現するmito-roGFPと、細胞質で発現するcyto-roGFPの2種類の系統があり、ミトコンドリアのレッドクス状態と細胞質のレッドクス状態を別々にモニターすることが可能である。本研究では、平成25年度、DALマウスとmito-roGFPマウス、cyto-roGFPマウスを交配させて、脳の酸化ストレスの蓄積を可視化して定量評価できる二種類の酸化ストレス亢進roGFP/DALマウスを作製した。
平成26年度
1)mito-roGFP/DALマウスとcyto-roGFP/DALマウスを用いて、セボフレン麻酔下にて大脳皮質のroGFPの蛍光イメージングを試みた。頭蓋骨にはroGFPタンパク質の発現はなく、頭皮を切開して頭蓋骨ごしでの蛍光モニターが可能であることを確認した。そこで加齢による酸化ストレスの蓄積と脳のレッドクス動態を可視化するべく、3ヶ月齢、6ヶ月の大脳皮質表面のroGFP蛍光を測定した。
2)急性ストレスによる脳のレドックス動態をモニターするために、拘束ストレスの期間、方法を検討した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

動物飼育室の使用可能capacityに限界があり、作製したマウスの維持（加齢による変化をモニターしたいので、長期間にわたっての飼育が必要になる）と、ストレス実験に使用するマウスの作製が計画通りに進めない現状がある。

今後の研究の推進方策

1)12ヶ月齢、18ヶ月齢のmito-roGFPマウス、cyto-roGFPマウスでroGFPの蛍光をモニターし、加齢による脳の酸化還元状態の変化をミトコンドリア、細胞質に分けて解析する。
2)mito-roGFPマウス、cyto-roGFPマウスに拘束ストレスを与え、急性ストレスによる酸化還元状態の変化をモニターする。拘束ストレス中に水素分子（水素水、水素ガス）を投与し、その効果を可視化して評価する。

研究成果

• [雑誌論文] Oxidative stress accelerates amyloid deposition and memory impairment in a double-transgenic mouse model of Alzheimer's disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: (4) Kanamaru, T., Kamimura, N., Yokota, T., Iuchi, K., Nishimaki, K., Takami, S., Akashiba, H., Shitaka Y., Katsura K., Kimura, K., Ohta, S.
  • 雑誌名: Neurosci Lett. 巻: 587 ページ: 126-31
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2014.12.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intravenous transplantation of bone marrow-derived mononuclear cells prevents memory impairment in transgenic mouse models of Alzheimer's disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: (3) Kanamaru, T., Kamimura, N., Yokota, T., Nishimaki, K., Katsuya Iuchi, K., Lee H., Takami, S., Akashiba, H., Shitaka, Y., Ueda, M., Katsura, KI., Kimura, K., Ohta, S.
  • 雑誌名: Brain Res. 巻: 1605 ページ: 49-58
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2015.02.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-Time Monitoring of Oxidative Stress in Live Mouse Skin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wolf, AM., Nishimaki, K., Kamimura, N., Ohta, S.
  • 雑誌名: J Invest Dermatol. 巻: 34 ページ: 1701-1709
  • DOI: 10.1038/jid.2013.428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preventive effects of Chlorella on skeletal muscle atrophy in muscle-specific mitochondrial aldehyde dehydrogenase 2 activity-deficient mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Y, Ohsawa I, Nishimaki K, Kumamoto S, Maruyama I, Suzuki Y, Ohta S.
  • 雑誌名: BMC Complement Altern Med. 巻: 14 ページ: 390
  • DOI: 10.1186/1472-6882-14-390
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 低濃度の分子状水素はフリーラジカル連鎖反応に介入してシグナル伝達と遺伝子発現を制御する。 (2015)
  • 著者名/発表者名: (1)井内勝哉、井本明美、上村尚美、西槙貴代美、一宮治美、太田成男
  • 学会等名: 第5回分子状水素医学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋（ウインクあいち）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] Trancegenic mice expressing the redox-sensitive green fluorescent protein in the cytosol and mitochondria. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyomi Nishimaki, Alexander M Wolf , Takashi Yokota, Naomi Kamimura and Shigeo Ohta
  • 学会等名: International meeting of mitochondrial pathology.
  • 発表場所: Tampere Finland
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-19
• [備考] 日本医科大学 先端医学研究所 細胞生物学部門
  • URL: http://home.nms.ac.jp/ig/saiboseibutsu/index.html