家族性筋萎縮性側索硬化症およびそのモデル動物における変異SOD1凝集機序の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680821
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 加藤 信介 鳥取大学, 医学部, 助教授 (60194817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大浜 栄作 鳥取大学, 医学部, 教授 (50018892)
• Keywords: 家族性筋萎縮性側索硬化症 / Superroxide dismutase 1 / Granule-coated fibrils / Transgenic mouse / Advanced glycation endproducts / Copper chaperone for superoxide dismutase / Aggregation toxicity / 運動ニューロン死

Research Abstract

家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)は,Superoxide dismutase 1(SOD1)遺伝子異常が病因と考えられる運動ニューロン疾患である.また,ヒト変異SOD1遺伝子G85Rをマウスに導入することに成功し,G85R Transgenic mouseをヒトALSモデルマウスとして作製し得た.今回,我々は,FALSの剖検例とG85R-Trとの両方を詳細に解析し,以下の新知見を明らかにし得た.
1.運動ニューロンに出現するレビー小体様硝子様封入体(LBHI)とアストロサイト内硝子様封入体(Ast-HI)とは,ヒトFALS及びG85R-Trの病理学的侍徴であると同時に,SOD1遺伝子異常の形態的表出であることが判明した.
2.LBHIとAst-HIとを形成する基本構造物は,FALSとG85R-Tr共にSOD1を主構成蛋白とするGranule-coated fibrilsであった.
3.Copper chaperone for superoxide dismutase(CCS)は、銅をSOD1に特異的な運び,SOD1を活性化させるチャペロン分子であり,このCCSがSOD1と共に封入体内に共存して,封入体形成を増強していたことが判明した.
4.Granule-coated fibrilsが凝集して封入体を形成する過程には,Maillard反応が関与し,advaned glycation endproducts(AGE)の修飾を受けていることが解明できた.しかし,AGE自身細胞毒性を有する不溶性の生成物であり,封入体形成はaggregation toxicityを意味することが分かった.
5.Granule-coated fibrilsはIysosome系とubiquitin系の両方にも溶解されず増力することにより,細胞体を占拠することが明らかになった.これは,Granule-coated fibrilsがAGEの修飾を受けるためであることが判明した.
以上より,SOD1がAGEの修飾を受けることにより,細胞毒性のあるGranule-coated fibrilsが溶解されることなく凝集し,細胞体を占拠することにより細胞死を惹起させる.その際に,CCSが特異的にSOD1と凝集することにより,細胞死を加速することが解明された.

Research Products

• [Publications] Kato S et al.: "Copper chaperon for superoxide dismutase co-aggregates with superoxide dismutase I(SOD1)in neuronal Lewy body-like hyaline inclusions : an immunohistochemical study on familial amyotrophic lateral sclerosis with SOD1 gene mutation"Acta Neuropathol. 102・3. 233-238 (2001)
• [Publications] Kato S et al.: "Formation of advanced glycation end-product-modified superoxide dismutase-1(SOD1)is one of the mechanisms responsible for inclusions common to familial amyotiophic lateral sclerosis patients with SOD1 gene mutation, and transgenic mice expressing human SOD1 gene mutation"Neuropathology. 21・1. 67-81 (2001)
• [Publications] Kato S et al.: "The immunohistochemical expression of stress-response protein (srp)60 in human brain tumours : Relationship of srp 60 to the overfive srps, proliferating cell nuclear antigen and p53 protein"Histol Histopathol. 16・3. 809-820 (2001)
• [Publications] Kato S et al.: "Monoclonal antibody to stage-specific fetal brain 68-kDa glycoprotein(FGP68)revealed increased FGP68 expression in human primary brain tumors"Acta Neuropathol. (in press).
• [Publications] 加藤信介: "運動ニューロンのグリケーション"Brain Medical. (印刷中).
• [Publications] Takikawa M et al.: "Temporospatial relationship between the expressions of superoxide dismutase and nitric oxide synthase in the developing human brain : immunohistochemical and immunobloitting analyses"Acta Neuropathol. 102・6. 572-580 (2001)
• [Publications] Paul S et al.: "Detection of trancated midkine in Wilms' tumor by a monoclonal antibody against human recombinant truncated midkine"Cancer Letters. 163・2. 245-251 (2001)
• [Publications] Sumi-Akamaru H et al.: "Immunohistochemical analysis of copper chaperone for superoxide dismutase in mouse central nervous system : a comparative study with paraffin and frozen section"Acta Histochem Cytochem. (in press).
• [Publications] 瀧川みき 他: "ヒト発達脳におけるスーパーオキシドジスムターゼと一酸化窒素合成酵素の発現に関する免疫組織化学的研究"米子医学雑誌. 52・3-4. 155-168 (2001)
• [Publications] Kato S et al. (分担執筆): "Molecular Mechanism and Therapeutics of Amyotrophic Lateral Sclerosis"ELSEVIER SCIENCE B.V.. 382 (2001)