一般口演（若手道場）
若手道場 アルツハイマー病と認知症１
Wakate Dojo: Alzheimer's Disease and Dementia 1
座長：小野 賢二郎（金沢大学大学院医薬保健学総合研究科 脳神経内科学）・中島 欽一（九州大学・院医） |
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| 2022年6月30日 14:00～14:15 沖縄コンベンションセンター 会議場A2 第7会場
1WD07a1-01
オレイン酸がミクログリアのアミロイドβ取り込み機能に及ぼす影響
The effect of oleic acid on amyloid beta-uptake of microglial cells
*天羽 瑛子(1)、Shuhan Yang(1)、宮崎 啓史(1)、香川 慶輝(1)、前川 素子(1)、大和田 祐二(1)
1. 東北大学大学院医学系研究科
*Eiko Amo(1), Shuhan Yang(1), Hirofumi Miyazaki(1), Yoshiteru Kagawa(1), Motoko Maekawa(1), Yuji Owada(1)
1. Graduate School of Medicine, Tohoku University, Sendai, Japan
Keyword: Alzheimer's Disease, amyloid-β, microglia, fatty acid
Background: Alzheimer’s Disease (AD) is the most common type of dementia, and a progressive neurodegenerative disorder. Recently, obesity has been recognized as one of the risk factors for AD, but its underlying mechanism is unknown. Obesity-induced lipid environmental change is considered to have some effect on cells in the brain. Microglia, immune cells in the brain, play a protective role against AD by clearing amyloid beta (Ab), whose deposition is a pathological hallmark of AD. In this study, we investigated how changes in lipid environment affect microglial function including Ab clearance.
Methods: For in vivo study, amyloid precursor protein (APP)NL-G-F/NL-G-F knock-in mice were used as a model of AD. They were fed a high-fat diet (HFD) to induce obesity or a normal diet (ND) as control. The Ab plaque formation and the migrating microglia around plaques were observed by immunohistochemistry. For in vitro study, MG6, a microglial cell line, was cultured with/without fatty acids (FAs) (oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, and alpha-linolenic acid), and then treated with Ab peptide to assess the Ab-uptake activity. The protein expression of Ab-uptake related receptors (Trem2 and Lrp1) and the mammalian target of rapamycin (mTOR) activity (phosphorylated mTOR) that is known as a key regulator of intracellular lipid metabolism, and Ab uptake of microglia were also examined by Western blot, flow cytometry, or immunocytochemistry.
Results: HFD-fed APPNL-G-F/NL-G-F knock-in mice showed increased Ab plaques in the cerebral cortex and hippocampus compared with ND-fed APPNL-G-F/NL-G-F knock-in mice. The number of migrating microglia around plaques was less in HFD-fed APPNL-G-F/NL-G-F mice than in ND-fed APPNL-G-F/NL-G-F mice. In MG6 cells, oleic acid (OA) treatment significantly decreased Ab uptake compared with control (without FA) or other FAs treatment. OA treatment also decreased the expression levels of Trem2 and Lrp1 compared with control. The expression levels of phosphorylated-mTOR were significantly decreased after OA treatment.
Conclusion: OA was identified to regulate Ab uptake by microglia possibly through Ab-associated receptors expression and mTOR signaling. A new approach for AD treatment is expected through further elucidating the lipid-mediated regulation of microglial function. | | 2022年6月30日 14:15～14:30 沖縄コンベンションセンター 会議場A2 第7会場
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タウオパチーモデルマウスにおけるmicroglia depletion下の神経変性病態について
Neurodegenerative pathology and tau accumulation under microglia depletion in tauopathy model mice
*折原 あすみ(1,2)、高堂 裕平(1)、小野 麻衣子(1)、佐原 成彦(1)、樋口 真人(1)
1. 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 量子生命・医学部門 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部、2. 東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科
*Asumi Orihara(1,2), Yuhei Takado(1), Maiko Ono(1), Naruhiko Sahara(1), Makoto Higuchi(1)
1. National Institutes for Quantum Science and Technology, 2. Graduate School of Medical and Dental Sciences, Tokyo Medical and Dental University
Keyword: microglia, tau accumulation, neurodegenerative pathology, astrocyte
【はじめに】 認知症病態において、ミクログリアの活性化・異常タウ蓄積・神経変性がどのように関わりあっているかは明らかでない。これまでの我々の結果からは、月齢依存的に異常タウ蛋白が蓄積し、神経炎症、神経細胞死が起こる認知症モデルマウスrTg4510（rTg）において、ミクログリアによる生きている神経細胞の貪食が、神経細胞死の主な原因となっていることが示されている。本研究ではrTgにミクログリアの発達や長期生存に不可欠なCSF-1 受容体を阻害する薬剤（PLX3397）を投与して、ミクログリアを減少させた。この時のタウ蓄積や神経変性の変化を評価することで、認知症病態におけるタウ蓄積・神経変性へのミクログリアの役割を明らかにすることとした。
【方法】 4ヶ月齢のrTgと、コントロールとしてCAMKⅡ-tTA マウス(tTA)を用い、PLX3397もしくはvehicleを2か月間ないし4か月間投与した。6ヶ月齢、8ヶ月齢時点でMRIで脳萎縮評価を行い、死後脳切片でミクログリアの消失率および補体の発現、アストロサイトを評価し、Western Blotting(WB)とAT8染色で凝集性タウ蓄積量を解析した。
【結果】 PLX投与によりIba1陽性ミクログリアの顕著なdepletionを認めた。6ヶ月齢、8ヶ月齢ではrTg, tTAともにPLX投与群で湿重量やMRI volumetryによる皮質の体積に有意な差は認めなかった。6ヶ月齢rTgではWBでは可溶性タウはPLX投与の有無で有意差を認めなかったが、凝集性タウはPLX 投与群で有意に減少した。免疫染色によるAT8 陽性タウ蓄積もPLX 投与群で減少傾向を示した。8ヶ月齢rTgではWBでは可溶性タウおよび凝集性タウはPLX投与の有無で有意差は認めず、AT8 陽性タウ蓄積は、PLX 投与群でやや増加していたが有意差は認めなかった。6ヶ月齢rTg、8ヶ月齢rTgともにGFAP染色ではPLX投与の有無で有意差は認めなかったが、攻撃的アストロサイトのマーカーであるC3の発現量は、PLX投与群ではVehicle群より6ヶ月齢で有意に低下し、8ヶ月齢では有意差は認めないものの増加傾向だった。
【考察】 凝集性タウ蓄積量はPLX投与rTgでは6ヶ月齢で一時的に減少しており、さらにアストロサイトにおけるC3も一過性に減少したことから、ミクログリアの消失によって一過性にアストロサイトが保護的な表現型に変化して、病的タウの除去に貢献した可能性がある。 しかし8ヶ月齢では神経細胞の保護的効果は見いだされず、ミクログリアによる神経の貪食が抑止された場合でも細胞自律的な神経細胞死が生じている可能性がある。またミクログリアの全体的なdepletionにより、神経保護的なミクログリアも消失したことで長期的にはむしろ病態が加速してしまった可能性や、アストロサイトの毒性タウ除去の効果が長続きせずに弱まって、神経細胞が障害を受けやすくなった可能性も考えられる。 | | 2022年6月30日 14:30～14:45 沖縄コンベンションセンター 会議場A2 第7会場
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神経回路形成因子LOTUSによるアミロイドβタンパク質受容体PirBの制御
Regulation of amyloid β protein receptor PirB by a neural circuit formation factor LOTUS
*川口 祐生(1)、松林 潤平(1)、竹居 光太郎(1)
1. 横浜市立大学大学院
*Yuki Kawaguchi(1), Junpei Matsubayashi(1), Kohtaro Takei(1)
1. Yokoham City Univercity
Keyword: Alzheimer's disease, amyloid beta, synapse, dementia
アルツハイマー型認知症 （Alzheimer’s disease：AD）の原因物質として考えられているAmyloid β（Aβ）タンパク質は脳内に蓄積し、凝集することで神経障害を及ぼすことが報告されている。近年の研究によりAβの受容体としてPaired immunoglobulin like receptor B（PirB）が同定された。AβはPirBに結合することでシナプス可塑性の低下やアポトーシスの促進を引き起こし、ADの病態を進行させると考えられている。そのためPirB はAD治療のターゲットとして注目されている。当研究室で発見されたLateral olfactory tract usher substance（LOTUS）は神経再生阻害因子の受容体であるNogo receptor type 1（NgR1）とPirBの内在性アンタゴニストとして働き、Nogoなどのリガンド分子と受容体との結合を阻止して正常な神経回路形成や神経再生に寄与する分子である。本研究ではPirBの内在性アンタゴニストであるLOTUSのAβによる神経障害性作用への関与の解明を目的とした。
LOTUSのAβとPirBの結合に対する作用を検討するために、PirB とLOTUSを共発現させたCos7細胞を用いて実験を行った。その結果PirB単独発現と比較してPirBとLOTUSを共発現させた細胞ではAβの結合が低下していた。Aβの結合を定量化したところ、PirBの単独発現と比較してLOTUSとPirBの共発現ではAβの結合が約20％抑制されていた。これらのことからLOTUSはAβとPirBの結合を抑制することが分かった。次に神経細胞におけるAβの結合にLOTUSが関与するかについて実験を行った。野生型（WT）マウスの海馬初代培養神経細胞にEGFP、またはLOTUSとEGFPの双方を発現するプラスミドを導入し、Aβで処理を行った。EGFP陽性細胞に結合したAβを定量し、LOTUSの過剰発現（LOTUS overexpression: LOTUS-OE）によるAβと神経細胞の結合に対する影響を検討した。EGFPコントロールに対して、LOTUS-OEではAβの結合が減少した。このことからLOTUSはAβの神経細胞への結合を抑制することが分かった。Aβによる神経障害性の作用としてスパイン密度の減少が知られている。そこでAβによるスパイン密度の減少をLOTUSが抑制するか検証した。WTマウスの初代培養細胞においてEGFPコントロールではAβの添加によりスパイン密度が低下した。それに反してLOTUS-OEではAβによるスパイン密度の低下が抑制された。また LOTUS過剰発現（LOTUS-tg）マウスの初代培養細胞でもLOTUS-OEと同様にAβによるスパイン密度の低下を抑制する傾向が示された。これらのことから、LOTUSはAβによるスパイン密度の減少を抑制することが分かった。次にPirBの下流のシグナルであるCofilinについて実験を行った。Cofilinは脱リン酸化することで活性化状態となり、F-アクチンに結合し、F-アクチンを切断、脱重合するタンパク質である。AβはPirBと結合することでCofilinを活性化する。スパインでの局所的なF-アクチン脱重合は、スパインの消失を促進することが報告されている。WTマウスの初代培養細胞でAβの濃度依存的にCofilinの脱リン酸化が亢進することが確認された。それに反してLOTUS-tgマウスの初代培養細胞ではAβによる Cofilinの脱リン酸化が抑制された。このことからLOTUSはAβによるCofilinの脱リン酸化を抑制することが分かった。
これらの実験からLOTUSはAβとPirBの結合を阻害することで下流のシグナルであるCofilinの活性化を抑制し、スパイン密度の減少を抑制する可能性が示された。以上のことからLOTUSはAβによる神経障害を抑制することでADにおける認知機能低下を抑制することが期待できる。 | | 2022年6月30日 14:45～15:00 沖縄コンベンションセンター 会議場A2 第7会場
1WD07a1-04
Soluble tau oligomers modulates expression and cellular compartmentalization of RNA-Binding Proteins Musashi in neurons expressing mutant P301S tau
*Mauro Montalbano(1,2), Nicha Puangmalai(1,2), Salome McAllen(1,2), Urmi Sengupta(1,2), Nemil Bhatt(1,2), Anna Ellsworth(1,2), Rakez Kayed(1,2)
1. University of Texas Medical Branch, 2. Mitchell Center for Neurodegenerative Diseases
Keyword: Tau, Musashi, Neurons, Neurodegenerative Diseases
Musashi (MSI) family is an evolutionary conserved group of RNA-Binding proteins (RBPs). It consists of two homologues: Musashi1 (MSI1) and Musashi2 (MSI2) both expressed in central nervous system (CNS) primarily in neuronal stem cells (NSCs). Previously, we observed accumulation and aggregation of MSI1 and MSI2 in oligomeric forms in the cortical mature neurons of several neurodegenerative diseases, including Alzheimer’s disease (AD). No available data in differentiated neurons are describing accurately MSI1 and MSI2 cellular localization and protein levels and how these features change in presence of soluble toxic tau oligomers (TauO). Tau protein aggregates are established pathogenic factors for AD, it is known they spread pathology into the brain in a prion-like manner. In this study, we investigate the effects of recombinant 2N4R exogenous recombinant tau oligomers (Exo-rTauO) on MSI proteins accumulation and cellular localization in C57B6/L, TgP301S and tau KO mice primary cortical neurons (PCN). We performed cell fractioning of PCN exposed to Exo-rTauO (0.1, 0.25 and 0.5 µM) conducting immunoblot (IB) on cytoplasm (C), cell membrane (CM), nucleoplasm (NL) and cytoskeleton (CSK) fractions to detect MSI proteins and toxic tau species levels. Co-Immunofluorescence (Co-IF) has been used to verify cellular co-localization of MSI proteins with fluorescent labeled rTauO. RT-qPCR was performed to measure changes in gene expression of MSI1, MSI2 and MAPT genes. We observed in PCN of C57 and TgP301S mice that MSI1 is localized mainly in the nuclei while MSI2 is found in the cytoplasm, and both MSI were detected in neuronal projections. Interestingly MSI proteins showed much lower protein levels in Tau KO PCN compared to C57 and TgP301S mice. Co-IF of MSI1 with MSI2 revealed the presence in TgP301S PCN of three different cells populations one MSI1+/MSI2-, one double positive MSI1+/MSI2+ and one double negative MSI1-/MSI2-. Exo-rTauO exposure induce, in TgP301S PCN, accumulation of MSI proteins in cytoplasm and nuclei while this accumulation has been observed only in the cytoplasm of C57B6/L PCN. The different compartment-specific effects of rTauO on MSI and endogenous tau proteins accumulation within the neurons suggest that there are compartment-specific accumulation pathways involved upon exogenous tau oligomers exposure and these accumulation differs based on genetic tau background. All these data suggest that Exo-rTauO modulate endogenous MSI gene expression and protein accumulation in the neurons. Our findings provide mechanistic insights for pathological accumulation of MSI/tau aggregates in neurons providing potential basis for therapeutic intervention for numerous proteinopathies. | |
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