血液脳関門機能障害と精神疾患に関する生体膜輸送生理学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14207104
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 寺崎 哲也 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60155463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀 里子 東北大学, 大学院・薬学研究科, 助手 (70313145) ; 大槻 純男 東北大学, 大学院・薬学研究科, 講師 (60323036)
• Keywords: 脳毛細血管内皮細胞 / 血液脳関門 / 酸化的ストレス / system Xc^- / system A / クレアチン輸送系 / 脳内エネルギー蓄積物質 / basic FGF

Research Abstract

抗てんかん薬のバルプロ酸が血液脳関門を血流律速の担体輸送系で排出されることを明らかにした。血液脳関門障害モデルとして、ジエチルマレイン酸処理による酸化的ストレス効果を解析したところ、グルタチオンの前駆体であるシスチン輸送担体system Xc^-が顕著に誘導されることを明らかにした。輸送活性の増加だけでなく、mRNAも顕著に誘導された。一方、血液脳関門障害モデルとして高浸透圧処理を行ったところ、神経伝達物質の一種であるプロリンの輸送系system Aの輸送活性が増加することが明らかになった。さらに、定量的PCR法を用いてsystem Aの候補遺伝子ATA1,ATA2,ATA3の誘導効果を解析したところ、ATA2が最も顕著に誘導されることが明らかになった。この輸送系の活性化は、脳内浸透圧調節と脳毛細血管内皮細胞の構造維持に重要な役割を果たしていると推察される。一方、脳神経保護効果が知られるbasic FGFの血液脳関門輸送機構を解析した。その結果、脳側細胞膜にbasic FGFを内在化する機構が存在することが示唆された。basic FGFは星状膠細胞で生成されることから、この輸送機構の知見は、脳毛細血管内皮細胞に対する栄養因子効果の解析において有用である。脳内エネルギー蓄積物質としてクレアチンは非常に重要な役割を果たしている。血液中のクレアチンは血液脳関門のクレアチン輸送担体によって、脳内へ供給されることが明らかになった。神経保護効果が注目されている脳内クレアチンの主要供給経路が明らかになったことから、クレアチン代謝異常が関係する精神神経疾患の治療に有用な示唆を与えるものである。

Research Products

• [Publications] K.Kakee: "In vivo evidence for brain-to-blood efflux transport of valproic acid across the blood-brain barrier"Microv. Res.. 63. 233-238 (2002)
• [Publications] M.Tomi: "In vivo evidence for brain-to-blood efflux transport of valproic acid across the blood-brain barrier"Invest. Ophthal. Vis. Sci. 43. 774-779 (2002)
• [Publications] T.Deguchi: "Major role of organic anion transporter 3 in the transport of indoxyl sulfate in the kidney"Kidney Int.. 61. 1760-1768 (2002)
• [Publications] H.Takanaga: "ATA2 is predominantly expressed as system A at the blood-brain barrier and acts as brain-to-blood efflux transport for L-proline"Mol. Pharmacol. 61. 1289-1296 (2002)
• [Publications] K.Hosoya: "Enhancement of L-cystine transport activity and its relation to xCT gene induction at the blood-brain barrier by diethyl maleate treatment"J. Pharmacol. Exp. Ther.. 302. 225-231 (2002)
• [Publications] S.Ohtsuki: "Role of blood-brain barrier organic anion transporter 3 (OAT3) in the efflux of indoxyl sulfate, a uremic toxin : Its involvement in neurotransmitter metabolite clearance from the brain"J. Neurochem.. 83. 57-66 (2002)
• [Publications] K.Wakayama: "Localization of norepinephrine and serotonin transporter in mouse brain capillary endothelial cells"Neurosci. Res.. 44. 173-180 (2002)
• [Publications] Y.Deguchi: "Internalization of basic fibroblast growth factor at the mouse blood-brain barrier involves perlecan, a heparan sulfate proteoglycan"J. Neurochem.. 83. 381-389 (2002)
• [Publications] S.Ohtsuki: "The blood-brain barrier creatine transporter is a major pathway for supplying creatine to the brain"J. Cereb. Blood Flow Metab.. 22. 1327-1335 (2002)
• [Publications] C.H.Chau: "Coordinating Etk/Bmx activation and VEGF upregulation to promote cell survival and proliferation"Oncogene. 21. 8817-8829 (2002)
• [Publications] N.Umeki: "mRNA Expression and amino acid transport characteristics of cultured human brain microvascular endothelial cells (hBME)"Drug Metab. Pharmacokin. 17. 367-373 (2002)
• [Publications] Y.S.Kang: "Regulation of taurine transport at the blood-brain barrier by TNF-alpha, taurine and hypertonicity"J. Neurochem. 83. 1188-1195 (2002)
• [Publications] K.Hosoya: "Recent advances in the brain-to-blood efflux transport across the blood-brain barrier"Int. J. Pharm.. 248. 2002 (2002)
• [Publications] 寺崎哲也: "脳の科学Up Date : 中枢疾患治療薬開発における血液脳関門排出輸送研究の重要性"脳21. 5(2). 201-204 (2002)
• [Publications] 大槻純男: "血液脳関門の輸送機構と脳支援・防御システムとしての生理的役割、脳室とその周囲器官、[神経科学の基礎と臨床シリーズ11巻]"ブレーン出版. 23 (2002)
• [Publications] T.Terasaki: "Blood-Brain Barrier Transport Biology and Drug Delivery to the Brain, In "Advances in Biomaterials and Drug delivery Systems""Princeton Int. Pub., Co., Taipei. 18 (2002)