遺伝性セルロプラスミン欠損症の発病機序および病態生理に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12670599
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 吉田 邦広 信州大学, 医学部・附属病院・遺伝子診療部・副部長, 助教授 (90242693)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 伸一 国立精神神経センター, 神経研究所・遺伝子疾患治療研究部, 部長 (90171644)
• Keywords: セルロプラスミン / 遺伝子改変マウス / 鉄代謝 / 酸化的ストレス / フリーラジカル

Research Abstract

遺伝性セルロプラスミン欠損症の発症機序および病態生理を明らかにするため以下の検討を行った。
(1)遺伝性セルロプラスミン欠損症患者5例の剖検脳を集積し、病理組織学的に検討した。従来から知られている大脳基底核を中心とする鉄の過剰沈着に加えて、アストロサイトの変形(Alzheimer I型グリア)およびgrumose or foa my spheroid body (GFSB)の出現が本症に特徴的に見られる変化であることを明らかにした。また大脳皮質、大脳基底核のいずれにおいても鉄の沈着は神経細胞よりアストロサイトに強く見られた。GFSBはグリアのマーカーであるglial fibrillary acidic protein (GFAP)に対する抗体(抗GFAP抗体)にて種々に染色され、また電子顕微鏡的観察にてグリア細線維様構造物が見られたことからグリア由来であることが強く示唆された。さらに酸化的ストレスのマーカーである脂質過酸化物4-hydroxyalkenals (4-HNE)に対する抗体(抗HNE抗体)を用いた免疫染色では変形アストロサイト、GFSBはいずれも強く染色され、これらの病理変化が酸化的ストレスと密接に関連することが考えられた。このことは前年度本報告書で記載したようにGFAPが本症脳では強い酸化的修飾を受けていることとよく合致する所見であると思われた。セルロプラスミンは分泌型血清蛋白であるが、脳内では大半がアストロサイトの細胞膜上に局在する非分泌型である。この特徴的な局在と上記の病理変化を考慮すると、本症脳における神経細胞死の一因としてセルロプラスミン欠損に伴う直接的なアストロサイトの機能障害が関与する可能性を示唆するものである。
(2)セルロプラスミン欠損マウスにおける鉄代謝を鉄代謝関連遺伝子の発現という観点から検討した。本マウスはヒトの病態と類似して肝臓における過剰な鉄沈着と鉄欠乏性貧血を呈する。今回は鉄の主たる吸収部位である小腸と鉄が過剰に沈着する肝臓においてdivalent metal transporter 1 (DMT1)、ferroportin 1 (FPN1)、hephaestin (HEPH)、transferrin receptor 1 (TFR1)および2 (TFR2)の発現をTaqMan PCR法により定量的に検討した。その結果、セルロプラスミン欠損マウスの小腸ではヘモクロマトーシスや鉄欠乏状態で見られるようなDMT1、FPN1の過剰発現は見られなかった。また肝臓ではDMT1、TFR1がコントロールマウスに比べ有意に低下しており、TFR2も低下傾向を示した。以上より本症における肝臓への鉄沈着の機序としては小腸からの鉄の過剰吸収や肝細胞での過剰な鉄の取り込みが主因ではないことが推察された。このことは従来から指摘されているようにセルロプラスミンが肝細胞からの鉄の排泄に関与することを支持するものである。

Research Products

• [Publications] Kaneko K, Nakamura A, Yoshida K, et al.: "Glial fibrillary acidic protein is greatly modified by oxidative stress in aceruloplasminemia brain"Free Radical Research. (in press).