2017 Fiscal Year Research-status Report
ベンゾジアゼピン系抗不安薬の長期投与による認知機能低下メカニズムの解明
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16K20888
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
古川 智範 弘前大学, 医学研究科, 助教 (60402369)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | Lcn2 / diazepam / benzodiazepine |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、我々はBZD薬剤であるジアゼパム（DZP）長期を長期投与したマウスを用い、脳内でLcn2が増加することを見出した。また、若齢成熟マウス脳内の神経組織のDZP投与による影響を組織学的な手法により解析して報告した。DZP長期使用による認知機能低下は高齢者における報告が多いことから、老齢マウスにおけるDZP長期投与の影響について解析を行った。モリス水迷路を用いた行動薬理学的評価の結果、老齢マウスではDZP長期投与により顕著な空間記憶学習能力の低下が認められた。また、海馬CA1領域およびCA3領域において、DZP長期投与によるスパイン密度の有意な減少が認められた。さらに、海馬CA1領域における長期増強（LTP）を解析した結果、若齢成体マウスにおいてDZP長期投与によるLTPの減弱が認められたが、老齢マウスの海馬LTPにはDZP長期投与の影響は認められなかった。一方、DZP投与によるLcn2発現増加までの経路や、Lcn2を発現すると考えられるミクログリアの特性について調べるため、細胞株（BV-2）を用いて組織的解析および生化学的解析を行った。BV-2細胞はDZP長期投与によりLcn2発現が促進されたが形態的変化は認められず、活性化されないことがわかった。この結果はGABAA受容体阻害剤を同時に投与しても同様であったことから、DZPによるLcn2発現はGABAA受容体を介さない経路で促進されうることが明らかになった。さらに、レポータージーンゼアッセイによりLcn2プロモーター活性を測定することでDZP応答配列を同定し、Pax2とAtoh1がLcn2発現関連転写因子の候補であることを明らかにした。これらの結果は、DZP長期投与による認知機能低下メカニズムの解明につながる足がかりとなることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
海馬CA1領域の電場電位記録を行うことにより、DZP長期投与の海馬神経回路におけるシナプスの可塑性への影響を明らかにした。老齢マウスにおいて、DZP長期投与による海馬CA1領域のLTPへの影響は認められなかったが、スパイン密度はマウス週齢にかかわらずDZP投与により減少したことから、DZPの記憶学習機能への作用機序は、年齢によって異なる可能性が考えられ、新たな展開が期待できる。また、計画当初、DZP長期投与によるミクログリアの活性化を推測していたが、脳組織や培養細胞を用いた組織学的解析から、DZPは活性化ミクログリアを増加させないことが明らかとなった。この結果はDZP長期投与による神経機能障害の要因が傷害性ミクログリアによるものではないことを示唆しており、今後の新たな研究展開が期待できる。さらに、当初着目していたLcn2について、DZPはGABAA受容体を介さずにLcn2プロモーターを活性化させることを証明するとともに、DZP応答配列を同定したことは、進捗過程において大きな成果と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
老齢マウスにおいて、DZP長期投与により海馬神経細胞のスパイン密度が減少して記憶学習能力が低下することを明らかにするとともに、Lcn2遺伝子におけるDZP応答配列を同定した。しかし、DZP投与により認知機能低下が生じる過程において、Lcn2がどのような役割を担っているのかは未だ明らかにできていない。Lcn2は鉄結合性タンパクであり鉄輸送に関わることから、脳組織における鉄の蓄積によりアストロサイトの神経保護機能低下が生じて神経組織が傷害を受けている可能性が考えられる。そこで、脳組織における鉄の蓄積を組織学的に解析し、鉄代謝異常と神経障害の関連性を明らかにする。また、リコンビナントな鉄結合Lcn2および鉄非結合Lcn2を作成して、脳組織における鉄代謝異常にはLcn2が関与することを明らかにする。さらにRNA干渉や遺伝子導入によるLcn2遺伝子発現を調節し、電気生理学的手法による神経機能の解析等を行うことにより、DZPによる神経障害の発生過程におけるLcn2の機能的関与を証明する。
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| Causes of Carryover |
（理由）慢性的に投薬した動物の効率的な利用や、所属機関が所有する共通機器の有効活用を心掛けたため、一部の消耗品の購入費用を抑えることが出来た。
（使用計画）脳内においてLcn2タンパク質の機能評価を行うため、計画当初予測していなかったリコンビナントLcn2を合成する必要性がある。そのため、Lcn2合成に必要な試薬類を購入する計画である。
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