脳内サイトカインによる中枢神経機能の制御メカニズム:分子から精神活動へ

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13GS0014
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 那波 宏之 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50183083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 難波 寿明 新潟大学, 脳研究所, 助手 (90332650) ; 柿田 明美 新潟大学, 脳研究所, 助教授 (80281012) ; 武井 延之 新潟大学, 脳研究所, 助教授 (70221372) ; 水野 誠 新潟大学, 脳研究所, 助手 (20345515) ; 高橋 誠 新潟大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (40323985)
• Keywords: 精神疾患 / 脳栄養因子 / サイトカイン / ストレス / 神経発達 / モデル動物 / 統合失調症

Research Abstract

動物モデルでの行動解析の結果を踏まえ細胞メカニズムに迫るべく8項目の研究目標を設定し以下の成果を得た。
1.ストレス応答性のサイトカインの脳内投与実施し、行動異常動物を作る。
上皮成長因子(EGF)、白血病阻止因子(LIF)の脳内慢性投与をオスモチックポンプを用いて実施した。成長後に新生児投与と類似した認知行動異常が誘発された。
2.ストレスが医及ぼす脳内のサイトカイン遺伝子発現変化部位について調べる。
拘束ストレスが最も強く脳内サイトカインを誘発した。中でもIL-1RAの誘導が海馬であった。
3.サイトカイン投与が及ぼす脳内遺伝子変化をDNAチップで把握する。
新生児ラットへのEGF投与で得られた統合失調症モデルについて、前頭野、線条体からRNAを抽出し、遺伝子発現プロファイリングを実施した。8000遺伝子のうち2倍以上の変化を示したのは8-20遺伝子であった。
4.動物用PETなどでサイトカイン慢性投与動物の脳機能画像を分析する。
C14デオキシグルコースの脳内取り込み変化をオートラジオグラフィー法で検討した。
5.初代培養ニューロンを中心にサイトカインのもたらすシナプス変化を据える。
大脳皮質神経細胞の初代培養では、EGF/TGFアルファの添加刺激により、カリウムチャネルの発現が低下することで、活動電位の発生が低下する。
6.投与サイトカインによる動物脳内変化を組織化学的に解析する。
LIF投与で得られた自閉症モデルについて、脳細胞マーカーを検討した。とくにGFAP陽性のアストロサイトの分化、移動が障害されていることが判明し、認知行動異常との関連性が示唆された。
7.当該サイトカインと関連分子の遺伝子改変動物の作製を継続する。
昨年HB-EGFをCAMK2プロモーター下で脳内発現させるトランスジェニック動物を作成した。HB-EGFの発現は大脳皮質-海馬でみられ10倍以上に及んでいた。現在、その行動解析を行っている。
8.精神疾患の患者の脳内サイトカインや末梢レベルの変動を解析する。
IL-1βとIL-1RAの発現レベルを、統合失調症患者の血液、剖検脳で測定した。IL-1RAは患者末梢で上昇傾向にあるのに対し前頭葉では逆に低下していた。

Research Products

• [Publications] Takashi Futamura, 他5名: "Neonatal perturbation of neurotrophic signaling results in abnormal sensorimotor gating and social interaction in adults : implication for epidermal growth factor in cognitive development"Mol.Psychiatry. 8・1. 19-29 (2003)
• [Publications] T.Saarelainen, 他11名: "Activation of the TrkB neurotrophin receptor is induced by antidepressant drugs and is required for antidepressant-induced behavioral effects"J.Neurosci.. 23・1. 349-357 (2003)
• [Publications] Kazuhiko Toyooka, 他12名: "Selective reduction of a PDZ protein, SAP-97, in the prefrontal cortex of patients with chronic scizophrenia"J Neurochem.. 83・4. 797-806 (2002)
• [Publications] Takashi Futamura, その他9名: "Abnormal expression of epidermal growth factor and its receptor in the forebrain and serum of schizophrenic patients"Mol.Psychiatry. 7・7. 673-682 (2002)
• [Publications] Masaaki Seki, その他6名: "Establishment of a novelenzyme-linked immunosorbent assay for Thy-1 ; quantitative assessment of neuronal degeneration"Neurosci.Lett.. 329・2. 185-188 (2002)
• [Publications] Mako Narisawa-Saito, その他6名: "Brain-derived neurotrophic factor regulates surface expression of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid receptors by enhancing the N-ethylmaleimide-sensitive factor/GluR2 interaction in developing neocortical neurons"J.Biol.Chem.. 277・43. 40901-40910 (2002)
• [Publications] Kazuhiko Toyooka, その他6点: "Decreased levels of brain-derived neurotrophic factor in serum of chronic schizophrenic patients"Psychiatry Res.. 110・3. 249-257 (2002)
• [Publications] S.Takai, その他5点: "Shp-2 positively regulates brain-derived neurotrophic factor-promoted survival of cultured ventral mesencephalic dopaminergic neuronsthrough a brain immunoglobulin-like molecule with tyrosine-based activation motifs/Shp substrate-1"J.Neurochem.. 82・2. 353-364 (2003)