虚血脳におけるグリア細胞グルタミン酸トランスポーターの機能変化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680756
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 三谷 章 京都大学, 医療技術短期大学部, 教授 (50200043)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 光一 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (80171750)
• Keywords: グルタミン酸神経毒性 / 脳虚血 / グルタミン酸トランスポーター / グリア細胞 / 海馬CA1野 / マイクロダイアリシス / ノックアウトマウス / GLT-1

Research Abstract

前年度の研究により、細胞外グルタミン酸濃度調節の機能分子であるグリア細胞グルタミン酸トランスポーター(GLT-1)は脳虚血中に逆輸送を起こすことが示された。本年度は、GLT-1がどのようなタイミングで逆輸送を起こすかをGLT-1欠損マウスおよびGLT-1の選択的阻害薬であるthreo-β-Benzyloxy aspartate(TBOA)を用いてニューロン死の発生状況と関連づけて詳細に検索した。
マイクロダイアリシスプローブをGLT-1欠損および野生型マウスの海馬CA1野に装着し、脳虚血を負荷した。虚血中の細胞外グルタミン酸濃度変化を測定した。さらに、発生したニューロン死を組織学的に解析した。
GLT-1欠損マウス海馬CA1野に遅発性ニューロン死を発生させる5分間の一過性脳虚血においては、GLT-1欠損マウスでは野生型と比べて有意に高い細胞外グルタミン酸濃度上昇が観察された。遅発性ニューロン死から急性ニューロン死に移行する10分間の一過性脳虚血負荷では、細胞外グルタミン酸濃度はGLT-1欠損マウスでも野生型でもほぼ同程度となった。GLT-1欠損マウスに著明な急性ニューロン死が発生する20分間の一過性脳虚血負荷では、細胞外グルタミン酸濃度はむしろGLT-1欠損マウスよりも野生型マウスで高濃度となった。この野生型マウスで観察された細胞外グルタミン酸濃度上昇はTBOAを投与しておくと抑制された。
以上の結果は、GLT-1はニューロン死の発生パターンが遅発性である段階ではグルタミン酸を細胞内に取り込むように作動しているが、虚血条件が延長しニューロン死の発生パターンが急性となる段階ではグルタミン酸を逆輸送し細胞外へ排出していることを示している。グリア細胞グルタミン酸トランスポーターが脳虚血中に逆輸送を起こすことが急性ニューロン死発生の原因の一つとなっている可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Katagiri, H.: "Requirement of appropriate glutamate concentrations in the synaptic cleft for hippocampal LTP induction"European Journal of Neuroscience. 14・3. 547-553 (2001)
• [Publications] Suguyama, T.: "Inhibition of glutamate transporter by theanine enhances the therapeutic efficacy of doxorubicin"Toxicology Letters. 121・2. 89-96 (2001)
• [Publications] Gray, C.: "Glutamate does not play a major role in controlling bone growth"Journal of Bone Mineral Research. 16・4. 742-749 (2001)