視神経浮腫へのアクアポリンの関与と、その制御による治療効果の検討

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25462763
• 研究機関: 大阪医科大学
• 研究代表者: 奥 英弘 大阪医科大学, 医学部, 准教授 (90177163)
• 研究分担者: 福原 雅之 大阪医科大学, 医学部, 非常勤講師 (00238510) [辞退] ; 小林 崇俊 大阪医科大学, 医学部, 講師 (10567093) ; 奥野 高司 大阪医科大学, 医学部, 非常勤講師 (20411366) ; 池田 恒彦 大阪医科大学, 医学部, 教授 (70222891) ; 石崎 英介 大阪医科大学, 医学部, 非常勤講師 (70530434) [辞退] ; 高井 真司 大阪医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80288703) ; 喜田 照代 大阪医科大学, 医学部, 講師 (90610105)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: aquaporin / グルタミン酸 / 一酸化窒素 / 視神経挫滅 / アストロサイト

研究実績の概要

ラット視神経挫滅モデルを用いて、視神経損傷とaquaporin (AQP) 発現変化を検討した。その結果、AQP4は視神経損傷直後に一過性に発現が亢進し、視神経浮腫の原因と考えられた。
一方、一酸化窒素(NO)は培養アストロサイトの実験系でAQP4発現亢進と細胞容積の増大を惹起し、cytotoxic edemaをひきおこすと考えられた。その機序として、NOがguanylate cyclaseを活性化し、cGMPからprotein kinase Gを介した系が働いていることが明らかになった。視神経損傷時にはグルタミン酸とともにNOも発生するので、視神経挫滅でみられた受傷直後のAQP4発現亢進の原因と考えられた。
次いでラット視神経挫滅直後にTGN-020でAQP4を抑制し、その効果を免疫組織学的、生化学的に検討した。その結果、TGN-020投与群では、視神経挫滅後に生じる網膜神経節細胞死が、プラセボ群に比較して顕著に認められ、BAX, Bcl-2遺伝子発現の結果からも神経障害的に作用することが明らかになった。その原因として、グルタミン酸の代謝にAQP4が関与している可能性を検証した。
実際に視神経挫滅により、組織内グルタミン酸濃度が上昇していた。グルタミン酸を代謝するグルタミン酸合成酵素およびGLASTの発現は、TGN-020投与群で有意に抑制された。さらに視神経培養アストロサイトを用いたin vitroの実験系でも、TGN-020によりグルタミン酸代謝が抑制される結果が得られた。
これらの結果から、AQP4は外傷による視神経浮腫の原因として重要であるが、AQP4チャネルはグルタミン酸代謝にも深く関与し、同チャネルの阻害はグルタミン酸毒性を増強する可能性が高いことが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Negative impact of AQP-4 channel inhibition on survival of retinal ganglion cells and glutamate metabolism after crushing optic nerve. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Y, Oku H, Morishita S, Horie T, Kida T, Mimura M, Fukumoto M, Kojima S, Ikeda T.
  • 雑誌名: Exp Eye Res. 巻: 146 ページ: 118-127
  • DOI: 10.1016/j.exer.2015.12.012.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nitric Oxide Increases the Expression of Aquaporin-4 Protein in Rat Optic Nerve Astrocytes through the Cyclic Guanosine Monophosphate/Protein Kinase G Pathway. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oku H, Morishita S, Horie T, Kida T, Mimura M, Fukumoto M, Kojima S, Ikeda T.
  • 雑誌名: Ophthalmic Res. 巻: 54 ページ: 212-221
  • DOI: 10.1159/000440846.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 視神経挫滅モデルにおけるaquaporin 4阻害剤による神経保護作用の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥 英弘, 森下 清太, 堀江 妙子, 三村 真士, 福本 雅格, 喜田 照代, 池田 恒彦
  • 学会等名: 第119回日本眼科学会総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-04-16 – 2015-04-19