脳形成異常の病態解明-前脳特的CDK5欠損マウスをモデルとして-

阐明脑发育不良的发病机制 - 以前脑特异性 CDK5 缺陷小鼠为模型 -

• 批准号: 18890011
• 负责人: 高橋 悟
• 金额: $ 1.69万
• 依托单位: Asahikawa Medical College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18890011/
• 关键词: 脳形成異常; 神経細胞移動; ノックアウトマウス; cyclin-dependent kinase 5; 神経変性; けいれん; てんかん; 炎症; Cyclin-dependent kinase 5

【緒言】我々は、神経細胞の遊走に必須の分子であるcyclin-dependent kinase5(Cdk5)の中枢神経系発達における役割について研究を行ってきた。Cdk5-/-マウスの大脳皮質では、本来の6層構造が逆転した異常構造がられるのみならず、小脳・脳幹部の神経細胞移動も障害され、マウスは胎生後期に死亡する。本研究の目的は、脳形成異常が発達期の脳へ与える影響を明らかにすることである。【方法と結果】前脳特異的Cdk5コンディショナルノックアウトマウスCdkみ5cKOマウスは、Cdk5loxP/loxPマウスとCaMKII-cre transgenicマウスを交配することにより作出した。(1)Creリコンビネースによる標的遺伝子の組み換えは胎生12.5日以降に前脳特異的に起きた。(2)Cdk5cKOマウスの前脳では、Cdk5の発現量およびその酵素活性は、対照群の20-50%まで低下していた。(3)Cdk5cKOマウスの60-70%は、離乳後1週間以内に早期死亡した。残りの30-40%のマウスは、生後2ケ月以降にけいれん発作を起こし死亡した。(4)神経病理所見:大脳皮質には層構造の異常がみられ、けいれん発作の出現に伴い、神経細胞の脱落とアストロサイトの増生およびマイクログリアの活性化が観察された。(5)マイクログリアの活性化は、tumor necrosis factor-alpha(TNF-α)の産生を引き起こし、神経毒性を有する活性酸素を産生するcyclooxygenase-2(COX-2)の発現増加に関与していた。【考察】神経細胞遊走障害は、大脳皮質層構造の異常を引き起こし、けいれん発作の原因となる。けいれん発作を繰り返すマウス脳では、マイクログリアの活性化と、TNF-αやCOX-2といった炎症関連分子の発現増加がみられた。神経細胞死を誘導するこれらの炎症関連分子の増加が、てんかん患者にしばしばみられる進行性の認知機能障害の病態に関与している可能性がある。さらに、炎症関連分子を標的とした治療法開発は、難治性てんかんを有する患者の神経学的予後改善に資する可能性がある。

[简介] 我们一直在研究细胞周期蛋白依赖性激酶 5 (Cdk5)（一种神经元迁移必需的分子）在中枢神经系统发育中的作用。 Cdk5-/-小鼠的大脑皮层不仅结构异常，原有的六层结构被颠倒，而且小脑和脑干的神经元迁移受损，小鼠在胚胎晚期死亡。本研究的目的是阐明脑发育不良对大脑发育的影响。 [方法与结果] 前脑特异性Cdk5条件敲除小鼠Cdk5cKO小鼠是通过Cdk5loxP/loxP小鼠与CaMKII-cre转基因小鼠杂交产生的。 (1)Cre重组对靶基因的重组特异地发生在胚胎12.5天后的前脑中。 (2)在Cdk5cKO小鼠的前脑中，Cdk5的表达水平及其酶活性降低至对照组的20-50%。 (3)60-70%的Cdk5cKO小鼠在断奶后1周内早期死亡。其余 30-40% 的小鼠出现癫痫发作，并在 2 个月大后死亡。 (4)神经病理学表现：大脑皮层层状结构异常，伴有惊厥性癫痫发作、神经元丢失、星形胶质细胞增殖、小胶质细胞活化。 (5) 小胶质细胞的激活导致肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 的产生，并参与环氧合酶-2 (COX-2) 的表达增加，从而产生神经毒性活性氧。 [讨论]神经元迁移障碍导致大脑皮质层结构异常，引起惊厥性癫痫发作。在反复癫痫发作的小鼠大脑中，观察到小胶质细胞激活以及炎症相关分子（例如 TNF-α 和 COX-2）表达增加。这些炎症相关分子水平升高，可诱导神经元细胞死亡，可能与癫痫患者常见的进行性认知功能障碍的发病机制有关。此外，针对炎症相关分子的治疗方法的开发可能有助于改善难治性癫痫患者的神经预后。