酸化ストレスによる神経細胞死とてんかん発症機序に関する多層オミックス解析

氧化应激引起的神经元死亡和癫痫发病机制的多层组学分析

基本信息

批准号：
22K07914
负责人：
大守伊織
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K07914/
关键词：
酸化ストレス神経細胞死てんかん難治てんかん

项目摘要

活性酸素種ROSを消去する作用をもつチオレドキシンTxn1の遺伝子改変動物（Txn1-F54L遺伝子変異ラット）を用いて、中脳で神経細胞死がおきるときの病態基盤の一端を明らかにした。線維芽細胞であっても、培養液に過酸化水素を添加して酸化ストレスを与えると変異型では細胞死が誘発された。このことは、細胞死がおきるメカニズムは局所で酸化ストレスが増大した環境になっていることが推測された。中脳で神経細胞死がおきる時期にメタボローム解析を実施し、病変の出現しない大脳皮質と代謝変化を検討した。その結果、中脳では解糖系、TCA回路、ペントースリン酸代謝、核酸代謝にかかわる97物質が皮質よりも1.4ー8.4倍、有意に高かった。このことから、局所で発生するROSが適切に処理できなくなったときに細胞死が誘導されている可能性が示唆された。また、てんかん発作が集積する時期に、神経伝達物質を測定し、興奮系が優位になって発症している可能性は否定された。免疫染色により、てんかんについては、アストロサイトやミクログリアの活性化が著しく、これらのグリア細胞が影響していると考えられた。てんかん発作の記録を行ったところ、強直発作、欠神発作、部分発作が観察された。Txn1-F54L遺伝子変異ラットは、combined generalized and focal epilepsyに分類され、これまでにない新しいてんかんモデルであることが明らかになった。

利用基因工程动物硫氧还蛋白Txn1（Txn1-F54L基因突变大鼠）具有清除活性氧ROS的作用，我们阐明了中脑神经元细胞死亡的部分病理基础。即使在成纤维细胞中，当向培养基中添加过氧化氢以施加氧化应激时，突变型细胞也会被诱导死亡。这表明细胞死亡的机制是局部氧化应激增加的环境。我们在中脑神经元死亡期间进行了代谢组分析，并检查了未出现病变和代谢变化的大脑皮层。结果，涉及糖酵解、TCA循环、磷酸戊糖代谢和核酸代谢的97种物质在中脑中明显高于皮质，高出1.4至8.4倍。这表明当局部产生的ROS不能被正确处理时，可能会诱导细胞死亡。此外，在癫痫发作累积期间测量了神经递质水平，并排除了兴奋系统在癫痫发作中占主导地位的可能性。免疫染色显示星形胶质细胞和小胶质细胞在癫痫中显着激活，并且人们认为这些胶质细胞参与其中。当记录癫痫发作时，观察到强直性癫痫发作、失神性癫痫发作和部分性癫痫发作。 Txn1-F54L基因突变大鼠被归类为具有全身性和局灶性癫痫的组合，并已被揭示为一种新型癫痫模型。