虚血性神経細胞死におけるカルパイン-カルパスタチン系の役割の解析

钙蛋白酶-钙蛋白酶抑制素系统在缺血性神经细胞死亡中的作用分析

基本信息

批准号：
09267245
负责人：
西道隆臣
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09267245/
关键词：
カルパインカルパスタチン脳虚血神経細胞死

项目摘要

カルパスタチンは、カルパインを特異的に阻害する細胞内蛋白質である。カルシウム存在下におけるカルパインに対するアフィニティーは非常に高く、事実上stoichiometricな阻害物質である。したがって、虚血後のカルパイン活性化に対しても制御的に作用することは容易に予測される。また、培養細胞において刺激にカルパスタチンレベルの変動が見られること、また、カルパスタチン自身がカルパインの選択的基質となりうることから、組織レベルでも虚血によって何らかの変化が生じる可能性が高い。しかしながら、脳虚血におけるカルパスタチンの動態に関する検討は全く行われていなかった。その理由の一つは、カルパスタチンは一次構造上の種差が大きく、ヒトカルパスタチンに対する抗体が齧歯類由来のものには反応しないことであろう。そこで、ラットカルパスタチン特異的抗体を調製し、スナネズミ前脳短期虚血の系で検討したところ、いくつかの新知見が得られた。まず、虚血後の早い時期(〜4時間後)に、おもに錐体細胞において一過的にカルパスタチンレベルが上昇する。これは、虚血に対する防御的応答である可能性が考えられる。しかし、24時間後、さらに、7日後と時間を経るにしたがって、カルパスタチンのレベルは減少する。ウエスタンブロットで、低分子量の断片が確認されたことから、恐らくカルパインによって分解を受けたものと考えられる。ここで特徴的なことは、CA1に隣接していながら、虚血に対する耐性が比較的強いCA2の錐体細胞では、カルパスタチンのレベルが高いまま維持されることである。これらのことは、カルパスタチンがカルパイン活性の抑制を通して、神経細胞を虚血障害から防御する機能を有することを示唆する。脳虚血後にストレス応答としてHSP7・HSC70 APP等のレベルが上昇することが知られており、これらが虚血耐性誘導現象に関与する可能性が指摘されている。この意味で、カルパスタチンも広義のストレス応答蛋白として位置づけるべきであるかも知れない。また、カルパスタチンが分解されることは、カルパスタチンが組織内でもカルパインの基質となりうることのみならず、脳虚血によってカルパインが生理的な範囲を超えて過剰に活性化され、細胞内における制御系が破綻したことを示すとも解釈できる。

Calpastatin 是一种特异性抑制钙蛋白酶的细胞内蛋白质。在钙存在的情况下，钙蛋白酶的亲和力非常高，使其成为几乎化学计量的抑制剂。因此，很容易预测它也以调节方式作用于缺血后钙蛋白酶的激活。此外，由于在刺激后培养细胞中观察到钙蛋白酶抑制素水平的变化，并且钙蛋白酶抑制素本身可以是钙蛋白酶的选择性底物，因此很可能由于组织水平的缺血而发生一些变化。然而，尚未对钙蛋白酶抑制剂在脑缺血中的动力学进行研究。原因之一可能是钙蛋白酶抑制剂的一级结构存在较大的物种差异，并且针对人钙蛋白酶抑制剂的抗体不会与来自啮齿动物的抗体发生反应。因此，当我们制备大鼠钙蛋白酶抑制素特异性抗体并在沙鼠短期前脑缺血系统中对其进行检查时，我们获得了一些新的发现。首先，缺血后早期（约 4 小时），钙蛋白酶抑制素水平主要在锥体神经元中短暂升高。这可能是对缺血的保护性反应。然而，随着时间的推移，24 小时后和 7 天后，钙蛋白酶抑制剂的水平会下降。由于通过蛋白质印迹确认了低分子量片段，因此认为该片段可能被钙蛋白酶降解。这里的独特之处在于，CA2 的锥体神经元中钙蛋白酶抑制素水平仍然很高，该神经元与 CA1 相邻，但具有相对较强的抗缺血能力。这些发现表明钙蛋白酶抑制剂具有通过抑制钙蛋白酶活性来保护神经元免受缺血性损伤的功能。已知HSP7、HSC70 APP等的水平作为脑缺血后的应激反应而升高，并指出它们可能与缺血耐受诱导现象有关。从这个意义上说，calpastatin也可以定位为广义上的应激反应蛋白。另外，钙蛋白酶抑制剂的分解不仅意味着钙蛋白酶抑制剂在组织中可以作为钙蛋白酶的底物，而且由于脑缺血导致钙蛋白酶抑制剂过度激活超出生理范围，导致细胞内的调节受到影响。解释为表明系统出现故障。