グリア細胞アポトーシスの発現機序とGキナーゼを介する制御機構の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13771395
• Research Institution: Kobe Gakuin University
• Principal Investigator: 田熊 一浩 神戸学院大学, 薬学部, 助手 (90289025)
• Keywords: アストロサイト / 遅発性細胞死 / アポトーシス / 活性酵素 / ミトコンドリア / Gキナーゼ / ホスホジエステラーゼ

Research Abstract

代表者の所属する研究グループは,グリア細胞の機能解明を通して脳機能を追究する目的で,脳内の主要グリア細胞であるアストロサイトの病態的意義に関して一連の研究を行ってきた.その過程において,アストロサイトにおけるNa^+-Ca^<2+>交換系の存在を見いだし(Glia,1994),また,インビトロ虚血-再灌流モデルの一つであるCa^<2+>再灌流において,本交換系を介したCa^<2+>過流入より遅発性グリア細胞死が発現することを見いだした(Eur. J. Neurosci.,1996).さらに,本障害の発現に,活性酸素産生ならびにカスパーゼ3の活性化が関与するアポトーシスにより進行することを明らかとした(Eur. J. Neurosci.,1999).昨年度行った本障害に関する解析において,シグナルカスケードについては,ミトコンドリアからのチトクロムC遊離がカスパーゼの活性化3のトリガーとして機能することを明らかとし,制御機構については,PDE阻害薬イブジラストが保護作用を示すことを見いだし,cGMP産生とそれに引き続くGキナーゼの活性化がその重要な下流シグナルであることを明らかとした(Br. J. Pharmacol.,2001).さらに,Gキナーゼ活性化による抗アポトーシス作用がミトコンドリアのPTP制御と密接に関わることを明らかとした(J. Biol. Chem.,2001).本年度は,これらの成果を基にし,活性酸素によるグリア細胞のアポトーシスにおけるNO-cGMPシグナル系の役割について検討した.NOは,低濃度ではcGMP-Gキナーゼ系を介して細胞保護的に作用し,一方,高濃度ではそのラジカル性により細胞毒性を示すことを明らかにした.また,NOの細胞保護作用および細胞毒性ともにミトコンドリア機能変化と密接に関わることを見いだした.さらに,ミトコンドリア機能変化によって惹起されるカスパーゼ活性化を熱ショック蛋白およびカテプシンが制御していることを見いだした.本年度の成果については雑誌論文(Jpn. J. Pharmacol.,2002;Brain Res.,2002;Neurochem. Int.,2003)にて発表した.

Research Products

• [Publications] MATSUDA, Toshio: "SEA0400, a novel and selective inhibitor of the Na^+-Ca^<2+> exchenger, attenuates reperfusion injury in the in vitro and in vivo cerebral ischemic models"The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 298・1. 249-256 (2001)
• [Publications] TAKUMA, Kazuhiro: "Ibudilast attenuates astrocyte apoptosis via cyclic GMP signaling pathway in an in vitro reperfusion model"British Journal of Pharmacology. 133・6. 841-848 (2001)
• [Publications] TAKUMA, Kazuhiro: "Anti-apoptotic effect of cGMP in cultured astrocytes : Inhibition by cGMP-dependent protein kinase of mitochondrial permeable transition pore"Journal of Biological Chemistry. 276・51. 48093-48099 (2001)
• [Publications] TAKUMA, Kazuhiro: "The nitric oxide donor NOC12 protects cultured astrocytes against apoptosis via cGMP-dependent mechanism"Japanese Journal of Pharmacology. 89・1. 64-71 (2002)
• [Publications] TAKUMA, Kazuhiro: "Heat shock inhibits hydrogen peroxide-induced apoptosis in cultured astrocytes"Brain Research. 946・2. 232-238 (2002)
• [Publications] TAKUMA, Kazuhiro: "Roles of cathepsins in reperfusion-induced apoptosis in cultured astrocytes"Neurochemistry International. 42・2. 153-159 (2003)