| 研究課題/領域番号 |
26860053
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| 研究機関 | 旭川医科大学 |
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研究代表者 |
笹島 仁 旭川医科大学, 医学部, 助教 (00374562)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 嗅覚輸送 / 神経変性 / ミトコンドリアストレス |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、嗅覚関連システムが関与する環境中化学物質に対する中枢神経の脆弱性の評価と、同システムの応用によるドパミン作動性神経細胞のミトコンドリアストレスへの脆弱性の解明を目指すものである。
近年、進行性中枢神経変性疾患の分子メカニズムが明らかになる一方、病因のトリガーについては不明な点が多い。従来の疫学調査あるいは動物への直接投与により、環境化学物質は孤発性中枢神経変性を惹起するリスク要因の一つであることが示されている。鼻腔粘膜より吸収された化学物質は、嗅覚輸送と呼ばれる経路によって、血流を介さず脳へ直接送達されることが知らている。このことは、吸入暴露された化学物質が従来の動物を用いた毒性試験と異なる経路で、中枢へ影響を及ぼすことを示唆している。また、進行性中枢神経変性疾患では、その最初期兆候として嗅覚異常を呈することが多い。化学物質の嗅覚輸送において、嗅球は最初に影響を受ける脳領域であることから、孤発性中枢神経変性疾患の病因として環境化学物質の嗅覚輸送が示唆されている。
本年度は、ミトコンドリア阻害性農薬ロテノンをマウス鼻腔内に投与し、嗅覚輸送を介した中枢神経毒性評価をおこなった。その結果、従来投与法に比して、早期かつ低用量にて中枢神経変性が惹起されることが明らかになった。また、抑制性介在神経細胞である嗅球ドパミン神経細胞の減少とともにマウス嗅覚機能の低下が観察され、嗅球出力神経細胞である僧帽細胞への抑制性シナプス入力の変化が認められた。片側鼻腔内投与されたロテノンは、両側嗅球でのドパミン神経細胞を減少させたことから、嗅覚輸送後のロテノンが脳内あるいは脳脊髄液内で拡散することが示唆された。
今後、ロテノン投与による黒質緻密部ドパミン神経細胞への影響を解析するとともに、培養細胞においてドパミン関連遺伝子の欠失をゲノム編集によって導入し、ドパミン代謝毒性の責任遺伝子を同定する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
初年度である平成２６年度の研究課題として、環境中化学物質の嗅覚輸送によって中枢神経変性が惹起されるメカニズムの解明を計画した。ミトコンドリア呼吸鎖阻害剤であるロテノンの鼻腔内反復投与では、早期に嗅球においてミトコンドリアストレスマーカーの上昇が認められ、鼻腔から中枢へロテノンが嗅覚輸送により送達されることが明らかとなった。また、嗅球ではアポトーシスマーカーの上昇とともに、ドパミン作動性神経細胞マーカーが減弱し、マウスは嗅覚機能減弱を示した。鼻腔へのロテノンの投与量は、従来行われている皮下投与や静脈内投与による中枢神経変性モデルマウス作製法と比して微量であり、かつ早期に中枢への影響が現れる。このことは、化学物質の中枢神経毒性を評価する上で、嗅覚輸送経路を勘案した毒性閾値は他の投与・吸収経路と大きく異なることを示唆している。高齢化とともに増加の一途をたどる神経変性疾患に対する予防法を勘案する上で、本研究は、化学物質の嗅覚輸送という中枢神経変性における高リスク要因を実証するモデルとなる点から、本年度の研究計画はおおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
マウス鼻腔内へのロテノン反復投与によって、黒質・線条体におけるドパミン神経変性は見られないものとの報告がある。しかしながら、本研究ではロテノン鼻腔内投与によって、神経変性の初期兆候である黒質ドパミン神経細胞の形態学的異常を見出した。そこで、引き続き鼻腔内ロテノン投与モデルを用いて、ミトコンドリア阻害性化学物質の嗅覚輸送が介在するパーキンソン病様の黒質・線条体における神経変性の可能性を評価する。これにより、孤発性パーキンソン病の病因について、環境中神経毒物の嗅覚輸送が与える影響を評価する。また、in vitroでは、CRISPR/Cas9を用いた各種ドパミン代謝遺伝子の欠失培養細胞を作製し、ドパミン代謝毒性における責任因子の解明とその薬理学的回避法に関し調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
円為替変動による試薬価格の高騰により、一部の購入予定試薬を本年度は留保し、翌年度購入へと計画を変更したため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
翌年度予算と併せ、物品購入費に充当する。
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