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神経変性を引き起こす金属イオン輸送の破綻に関する研究

金属离子运输中断导致神经变性的研究

基本信息

批准号：
19659137
负责人：
金子周司
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19659137/
关键词：
神経変性鉄イオン金属輸送体 Xenopus卵母細胞元素分析

项目摘要

【目的】DMT1 (Divalent Metal Transporter 1)は12回膜貫通型のFe2+トランスポータであり、H+との共輸送により細胞内への鉄輸送に深く関与している。鉄は生体必須の因子である一方で、活性酸素種(reactive oxygen species:ROS)の生成を触媒し神経障害を増悪することが知られている。本研究では電気生理学的にDMT1の機能解析を行い、酸化的ストレス誘発細胞障害におけるDMT1の役割について検討した。【方法】電気生理学的検討は、アフリカツメガエル卵母細胞にラットDMT1のcRNAを注入し3〜4日間培養し、二電極膜電位固定法によりwhole-cell膜電流を測定することにより行った。初代培養大脳皮質神経細胞は胎生18日齢のラット胎仔の大脳皮質より調製し、10-13日間培養した後に実験に用いた。【結果】電気生理学的測定により、DMT1発現卵母細胞においてpH5.5で濃度依存的なFe2+誘起電流が認められたが、これはpH7.4では認められなかった。またFe2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+など他の2価カチオンでも電流応答が観察されたがCa2+、Ba2+では観察されなかった。一方Gd3+、La3+などの3価カチオンでも電流応答は見られず、これらはMn2+誘起電流に影響を与えなかった。初代培養大脳皮質神経細胞に対してH2O2やパラコートなどのROS供与体を処置すると濃度依存的な細胞死が惹起され、これは鉄のキレーターにより有意に抑制された。またこれらの薬物を細胞死を惹起しない低濃度で24時間処置するとDMT1発現量の増大が観察され、これはRNAおよびタンパクの新規合成阻害薬の適用によりほぼ完全に消失した。またH2O2やパラコートの24時間の処置濃度依存的に59Fe2+の取り込み量が増大した。【考察】DMT1はFe2+以外にもCd2+、Mn2+などの2価カチオンを輸送することが示された。初代培養大脳皮質神経細胞では酸化的ストレス負荷時にDMT1の発現量が増大することが明らかになった。脳虚血時、高グルコース条件下でのpHの低下とROSの生成はDMT1の機能増強と発現量増大を引き起こし、細胞内への鉄の取り込み量を増加させることで、ROS生成促進作用を介して神経細胞毒性を増悪させることが示唆される。

DMT1 (Divalent Metal Transporter 1) is a 12-loop membrane penetrating type of iron 2+ transport, H+ co-transport, and iron transport in cells. Iron is an essential factor in the production of reactive oxygen species (ROS), which are known to increase environmental damage. In this study, the functional analysis of DMT1 in electrophysiology and the detection of DMT1 in cell damage induced by acidification were investigated. [Methods] Electrophysiological study: Oocytes were injected with DMT1 and cRNA during 3 ~ 4 days of incubation, and whole-cell membrane currents were measured by two-electrode membrane potential fixation. The primary cultured cortical neurons were used after 18 days of fetal development, and after 10-13 days of daytime culture. [Results] Electrophysiological measurements showed that DMT1 produced oocytes with pH5.5 and concentration-dependent Fe2 + induced currents. Fe2 +, Cd2 +, Mn2 +, Zn2 +, Co2+, Ni2 +, Ca2 +, Ba2 +, Ca2 +, Ca2 +, Ca2 The current induced by Gd3 + and La3 + ions is not affected by Mn2 + ions. Treatment of primarily cultured cortical neurons with H2O2 and oxygenated ROS donors causes concentration-dependent cell death, which is intentionally suppressed. The increase in DMT1 production was observed at low concentrations and the disappearance of DMT 1 was completely observed at low concentrations. The concentration of 59Fe2 + increased with the increase of H2O2 concentration. DMT1 is not only Fe2 +, but also Cd2 +, Mn2 + and Fe2 +. The expression of DMT1 in primary cultured cortical neurons increased during acidification stress. The decrease of pH and ROS production under low blood pressure and high blood pressure increased the function and production of DMT1, and the increase of intracellular iron concentration. ROS production promotion mediated the increase of neurotoxicity.