末梢神経ミエリン形成を司るシグナル伝達 - 日本生化学会...1981/07/02 · 1．中枢グリアと末梢グリア 哺乳類の神経系は，大きく中枢神経系と末梢神経系に分
ATP を介したニューロン・グリア相互作用の分子基盤 · 2010-03-31 ·...
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アストログリアに関する研究では、これまでに次のことを 明らかにした。①アストロサイトにおいて酸化ストレス緩和 に関与する遺伝子群（oxidoreductase genes）の発現を ATP が上昇させた。②ATP は、酸化ストレス過酸化水素誘発 アストロサイト細胞死を P2Y1 受容体を介して抑制した。 ③過酸化水素誘発アストロサイト細胞死の詳細な機序を明ら かにした。④金属イオン依存性蛋白質分解酵素-9（MMP-9） は細胞外マトリックスを除去し、細胞の増殖、突起進展の際 に空間を提供する非常に重要な分子であるが、一方で種々の 細胞外分子を分解するために、BBB 破壊等の細胞外環境破 壊も引き起こす。ATP はアストロサイトのTNF-alpha 産生能 をtonic に抑制することにより、MMP-9 産生量を調節し、脳 内恒常性の維持に関与しているものと考えられた。⑤ glio- transmitter であるATP がP2Y1 受容体活性化を介したアスト ログリアの細胞死回避・機能維持により、実際に酸化ストレ ス誘発性の神経細胞死を防御することを明らかにした。さら に、アストログリア細胞のP2Y1 受容体活性化によりサイト カインIL-6 の放出が促進され、ATP 刺激アストログリアの神 経保護効果がIL-6 中和抗体共添加により抑制されたこと，さ らに外因的に加えたIL-6 がH2O2 誘発障害に対して神経保護 作用を示すことから、ATP はアストログリアからの IL-6 産 生・放出機能を促進することにより神経細胞を保護すること を明らかにした。このように、これまでの脳保護薬とは異な ったアストログリアのATP 受容体をターゲットとした全く新 規の創薬の一助となる可能性がある。 ミクログリアに関しては次の成果がある。痛みを伝える末 梢神経の損傷や機能異常は神経因性疼痛という耐え難い慢性 疼痛を引き起こす。しかし、その発症維持機構は依然不明で あり、モルヒネなどの鎮痛薬が奏功しがたく、有効な治療法 もない。我々は、末梢神経の損傷後に脊髄で活性化したミク ログリアにおいてイオンチャネル型 ATP 受容体サブタイプ P2X4 受容体が過剰発現し，その受容体刺激が神経因性疼痛 に重要であることを示した（Nature, 2003）。さらに、本プ ロジェクトにおいて、P2X4 受容体の活性化によりミクログ リアからBDNF が放出され、TrkB 受容体を介する陰イオン勾 配の変化によってGABA ニューロンが抑制性から興奮性へと ATP を介したニューロン・グリア相互作用の分子基盤 細胞外 ATP を介したアストログリア－ニューロン相互調節機構の解明 井上和秀 、津田誠、小泉修一 九州大学大学院・薬学研究院・薬理学 神経伝達物質を介したグリア－ニューロン相互調節機構に関する研究 A01-5 計画 34 図 解き明かされた神経因性疼痛の発症メカニズム 末梢神経の損傷後に脊髄で活性化したミクログリアにおいてイオンチャネル型 ATP 受容体サブタイプ P2X4 受容体が過剰発現し，その受容体 が刺激される。さらに、P2X4 受容体の活性化によりミクログリアから BDNF が放出され、TrkB 受容体を介する陰イオン勾配の変化によって GABA ニューロンが抑制性から興奮性へと変化し、疼痛に関連する神経興奮を引き起こす。
Transcript of ATP を介したニューロン・グリア相互作用の分子基盤 · 2010-03-31 ·...
アストログリアに関する研究では、これまでに次のことを
明らかにした。①アストロサイトにおいて酸化ストレス緩和
に関与する遺伝子群（oxidoreductase genes）の発現をATPが上昇させた。②ATPは、酸化ストレス過酸化水素誘発アストロサイト細胞死をP2Y1 受容体を介して抑制した。③過酸化水素誘発アストロサイト細胞死の詳細な機序を明ら
かにした。④金属イオン依存性蛋白質分解酵素-9（MMP-9）は細胞外マトリックスを除去し、細胞の増殖、突起進展の際
に空間を提供する非常に重要な分子であるが、一方で種々の
細胞外分子を分解するために、BBB 破壊等の細胞外環境破壊も引き起こす。ATPはアストロサイトのTNF-alpha産生能をtonicに抑制することにより、MMP-9産生量を調節し、脳内恒常性の維持に関与しているものと考えられた。⑤glio-transmitterであるATPがP2Y1受容体活性化を介したアストログリアの細胞死回避・機能維持により、実際に酸化ストレ
ス誘発性の神経細胞死を防御することを明らかにした。さら
に、アストログリア細胞のP2Y1受容体活性化によりサイトカイン IL-6の放出が促進され、ATP刺激アストログリアの神
経保護効果が IL-6中和抗体共添加により抑制されたこと，さらに外因的に加えた IL-6がH2O2誘発障害に対して神経保護作用を示すことから、ATPはアストログリアからの IL-6産生・放出機能を促進することにより神経細胞を保護すること
を明らかにした。このように、これまでの脳保護薬とは異な
ったアストログリアのATP受容体をターゲットとした全く新規の創薬の一助となる可能性がある。
ミクログリアに関しては次の成果がある。痛みを伝える末
梢神経の損傷や機能異常は神経因性疼痛という耐え難い慢性
疼痛を引き起こす。しかし、その発症維持機構は依然不明で
あり、モルヒネなどの鎮痛薬が奏功しがたく、有効な治療法
もない。我々は、末梢神経の損傷後に脊髄で活性化したミク
ログリアにおいてイオンチャネル型ATP受容体サブタイプP2X4受容体が過剰発現し，その受容体刺激が神経因性疼痛に重要であることを示した（Nature, 2003）。さらに、本プロジェクトにおいて、P2X4受容体の活性化によりミクログリアからBDNFが放出され、TrkB受容体を介する陰イオン勾配の変化によってGABAニューロンが抑制性から興奮性へと
ATPを介したニューロン・グリア相互作用の分子基盤細胞外ATPを介したアストログリア－ニューロン相互調節機構の解明
井上和秀、津田誠、小泉修一九州大学大学院・薬学研究院・薬理学
神経伝達物質を介したグリア－ニューロン相互調節機構に関する研究A01-5 計画
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図 解き明かされた神経因性疼痛の発症メカニズム末梢神経の損傷後に脊髄で活性化したミクログリアにおいてイオンチャネル型ATP受容体サブタイプP2X4受容体が過剰発現し，その受容体が刺激される。さらに、P2X4受容体の活性化によりミクログリアからBDNFが放出され、TrkB受容体を介する陰イオン勾配の変化によってGABAニューロンが抑制性から興奮性へと変化し、疼痛に関連する神経興奮を引き起こす。
変化し、疼痛に関連する神経興奮を引き起こすことも示した
（Nature, 2005）。以上の成果は、P2X4受容体から端を発するミクログリア－ニューロン連関の重要性を示唆してお
り、神経因性疼痛の新しいメカニズムとして注目されてい
る。その後更に研究を進め、このメカニズムに重要なP2X4受容体発現増加機序とミクログリア活性化機構についても明
らかになりつつある。また、我々は、細胞外マトリックス分
子であるフィブロネクチン（FN）がP2X4受容体発現を増加することを見出した。FNはミクログリアに発現するインテグリンを介してSrcファミリーキナーゼ（SFK）を活性化させ、P2X4受容体発現レベルを増加させた。FNは神経因性疼痛ラットの脊髄後角で増加し、インテグリン拮抗薬により
P2X4受容体の増加とアロディニアが共に抑制された。したがって，FN/インテグリンシグナルがミクログリアでのP2X4受容体発現増加機構の一端を担っていることが示唆された。
ミクログリアのもう一つの大切な役割である「脳内のお掃
除屋さん」については不明の部分が多く、ミクログリアがど
のように活性化されて貪食作用を発揮するのかはよく分かっ
ていなかった。本プロジェクトにより、ミクログリアにATP受容体サブタイプの一つP2Y6受容体が発現していることを免疫組織学的、薬理学的手法によりあきらかにし、次いで、
そのP2Y6受容体を選択的アゴニストUDPで刺激すると、細胞内カルシウムの上昇と共に、ミクログリアの貪食能が飛躍
的に増強することを証明した(in vitro)。また、丸ごとの動物を使った実験（in vivo）では、けいれん誘発物質のカイニン酸をラットの腹腔内に投与して、海馬領域での神経細胞
死を確認し、その標本では、ミクログリアが高度に活性化さ
れ、またP2Y6受容体の発現が非常に高まっていることを明らかにした。ミクログリアの刺激を引き起こすUDPが、カイニン酸により放出されることを、in vitroでも in vivoでも証明することができた（Nature 446, 1091-1095, 2007）。
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11) Moriguchi S, Mizoguchi Y, Tomimatsu Y, Hayashi Y, Kadowaki T,Kagamiishi Y, Katsube N, Yamamoto K, Inoue K, Watanabe S,Nabekura J, Nakanishi H. Potentiation of NMDA receptor-mediatedsynaptic responses by microglia. Brain Res Mol Brain Res. 119, 160-169,2003
12) M. Tsuda, A. Mizokoshi, Y. Shigemoto-Mogami, S. Koizumi and K.Inoue*. Activation of p38MAPK in spinal hyperactive microglia con-tributes to neuropathic pain hypersensitivity following peripheral nerveinjury. Glia 45, 89-95, 2004
13) T. Fujino, M. Une, T. Imanaka, K. Inoue and T. Nishimaki-Mogami.Structure-activity relationship of bile acids and bile acid analogs inregard to FXR activation. J Lipid Res, 42, 132-138, 2004
14) T.Suzuki, I.Hide, K.Ido, A.Inoue, S.Kohsaka, K.Inoue and Y.Nakata.Production and release of neuroprotective TNF by P2X7 receptor-acti-vated microglia. J. Neurosci. 24, 1-7, 2004
15) S. Suzuki, T. Nishimaki-Mogami, N. Tamehiro, K. Inoue, R. Arakawa, S.Abe-Dohmae, R.T. Tanaka, K. Ueda, S. Yokoyama. Verapamil increasesthe apolipoprotein-mediated release of cellular cholesterol by inductionof ABCA1 expression via an LXR-independent mechanism. ○Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 24, 519-525, 2004
16) S.Koizumi, K.Fujishita, K. Inoue, Y. Shigemoto-Mogami, M.Tsuda and K.Inoue*. Ca2+ waves in keratinocytes are transmitted to sensory neurons:the involvement of extracellular ATP and P2Y2 receptor activation.Biochem. J. 380, 329-338, 2004
17) K. Toda, S. Ishida, K.Nakata, R.Matsuda, S. Ozawa, J. Sawada, Y.Ohno, K. Inoue, K. Shudo and Y. Hayashi. Improvement in Reliability ofProbabilistic Test of Significant Differences in GeneChip Experiments.Analytical Sciences 20, 731-733, 2004
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別項１
別項２
別項３
別項４
別項５
別項６
別項７
別項８
別項９
別項10
最終研究成果報告書
18) T.Nishimaki-Mogami, M.Une, T.Fujino, Y.Sato, N.Tamehiro,Y.Kawahara, K.Shudo and K.Inoue. Identification of intermediates in thebile acid synthetic pathway as ligands for the farnesoid X receptor.J.Lipid Res. 45, 1538-1545, 2004
19) S. Ishida, Y.Shigemoto-Mogami, Y. Shinozaki, H. Kagechika, K. Shudo, S.Ozawa, J. Sawada, Y. Ohno1, K. Inoue*. Differential modulation ofPI3-kinase/Akt pathway during all-trans retinoic acid- and Am80-induced HL-60 cell differentiation revealed by DNA microarray analysis.Biochemical Pharmacology, 68, 2177-2186, 2004
20) Y.Shinozaki, S.Koizumi, S.Ishida, J.Sawada, Y. Ohno and K. Inoue*:Cytoprotection against oxidative-stress-induced damage of astrocytesby extracellular ATP via P2Y1 receptors. Glia 49, 288 - 300, 2004
21) T. Nakatsuka, H.Shiokawa, T.Fujita, K.Inoue, M.Yoshimura andE.Kumamoto. The interaction of ATP and adenosine in spinal nociceptivetransmission. Pain Res. 19, 133-139, 2004
22) M. Kawamura, C. Gachet, K. Inoue, and F. Kato. Direct excitation ofinhibitory interneurons by extracellular ATP mediated by P2Y1 recep-tors in the hippocampal slice. J. Neurosci. 24, 10835-10845, 2004
23) T.Kanayasu-Toyoda, T. Fujino, T. Oshizawa, T. Suzuki, T. Nishimaki-Mogami, Y. Sato, J. Sawada, K. Inoue, K.Shudo and T. Yamaguchi.HX531, a retinoid X receptor antagonist, inhibited the 9-cis retinoicacid-induced binding with steroid receptor coactivator-1 using surfaceplasmon resonance. J Steroid Biochem. Mol. Biol. 94:303-309, 2005
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27) Y. Sato, R. Nakamura, M. Satoh, K. Fujishita, S. Mori, S.Ishida, T.Yamaguchi, K. Inoue, T.Nagao and Y.Ohno. Thyroid hormone targetsmatrix gla protein gene associated with vascular smooth muscle calcifi-cation. ○ Circulation Research 97:550-557, 2005.
28) N.Tamehiro, Y.Sato, T.Suzuki, T.Hashimoto, Y.Asakawa, S.Yokoyama,T.Kawanishi, Y.Ohno, K.Inoue, T.Nagao, T. Nishimaki-Mogami.Riccardin C: a natural product that functions as a liver X receptor (LXR)agonist and an LXR antagonist FEBS Letters, 579, 5299-5304, 2005
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47) M. Tsuda, H. Ueno, A. Kataoka, H. Tozaki-Saitoh, K. Inoue*.Activation of dorsal horn microglia contributes to diabetes-induced tactileallodynia via extracellular signal-regulated protein kinase signaling. Glia56:378-386, 2008
48) M. Tsuda, E. Toyomitsu, T. Komatsu, T. Masuda, E. Kunifusa, K. Nasu-Tada, S. Koizumi, K. Yamamoto, J. Ando and K. Inoue*.Fibronectin/integrin system is involved in P2X4 receptor upregulation inthe spinal cord and neuropathic pain after nerve injury. Glia.56 579-585,2008
49) Irino, Y., Nakamura, Y., Inoue, K and Kohsaka, S*. and Ohsawa, K.: Aktactivation is involved in P2Y12 receptor- mediated chemotaxis ofmicroglia.J. Neurosci. Res. 86 1511-1519, 2008
50) T. Nakatsuka, T. Fujita, K. Inoue* and E. Kumamoto*. Activation ofGIRK channels in substantia gelatinosa neurones of the adult rat spinalcord: a possible involvement of somatostatin. J Physiol.
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