ヒト神経幹細胞を用いた放射線脳障害メカニズムの解明とその臨床応用

人神经干细胞阐明放射性脑损伤机制及其临床应用

• 批准号: 17591733
• 负责人: 福田 裕償
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: National Cardiovascular Center Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17591733/
• 关键词: 放射線; 未熟脳; subventricular zone; subgranular zone; アポトーシス; ニューロゲネシス; 年齢; 体温

頭蓋内腫瘍の治療に放射線照射を行った場合、合併症として知能低下を来たすことは古くから知られている。近年になってこの知能低下は放射線によるニューロゲネシス(神経再生)の低下が原因と考えられるようになった。海馬においては生涯ニューロゲネシスが起こっているが、動物実験において放射線がこの海馬のニューロゲネシスを減少させ記憶障害や知的障害を引き起こすことが確認されている。特に新生児・小児期の海馬には成人とは比較にならないほど多くの神経幹細胞が存在し盛んにニューロゲネシスを繰り返しているため、放射線照射による知能低下は小児に顕著で、また年齢が低いほど重篤になることは臨床的に示されている。しかしながらこれまで終生分裂能を有するはずの神経幹細胞がなぜニューロゲネシスの低下を来たすのかについてあまりはっきりとした見解は得られていなかった。最近放射線照射後に生じるニューロゲネシスに低下は放射線によるneuronal stem cellへの直接障害ではなくむしろ被爆後長期にわたって続く炎症ではないかという説が提唱された。そこで今回、炎症およびニューロゲネシスの観点から放射線の未熟脳への影響を検討することとした。これまでの研究で、ラットの頭部に放射線を照射した後、神経幹細胞の多く存在する側脳質周囲に存在するsubventriclar zoneと海馬歯状回内側に存在するsubgranular zoneの2箇所のタンパクレベルの変化を細胞障害のマーカーについて時間経過で追跡し、生後9日目のラットの場合およそ2時間後から6時間後にP53、酸化ストレスマーカーのnitrotyrosineが上昇、その後6時間から12時間後にかけてアポトーシスのマーカーのactivated caspase-3,AIFおよびTUNELが増加、以後24時間にはすべてのマーカーが消失したを報告したが、今回この経過を踏まえて年齢とアポトーシスの関係をまず確認した。生後7日目と21日目のラットに8Gyを一回照射し、同様のタンパクのマーカーを追跡し、我々は(i)未熟な脳ほどsubventricular zoneとsubgranular zoneが大きい;(ii)細胞障害マーカーのactivatied caspase 3,p53およびnitrotyrosine formationは6時間後の時点で未熟脳でよりいっそう増加する;(iii)subventriclar zoneとsubgranular zoneにおける神経前駆細胞と未熟な神経細胞6時間後および7日目に減少するが、これらの影響は未熟脳においてより著明になる;(iv)年齢に関係なく脳のミエリン化は傷害されるが未熟な脳ほどその程度は強い;(v)放射線による頭部への影響は少なくとも出生後10週間は持続し、その影響は未熟脳ほど大きいことが確認された。さらに我々は放射線脳障害と体温についての検討も加え、放射線照射後4時間の高体温により細胞障害のマーカーであるクロマチン凝縮やnitrotyrosineが正常体温のときと比べて早く出現することを確認した。Caspase-3の活性化はとP53は照射後4時間の低体温処理により減少していることが確認された。また高体温処理群においてsubventricular zoneのnestin陽性神経前駆細胞は7日後において細胞数では48%、subventricular zoneでも45%の減少が見られた。温度による放射線後のミエリン化に関しては影響はなかった。これらのことから頭部放射線治療後の体温管理は特に幼弱な乳幼児において重要であることを示唆する結果となった。

Radiation therapy for internal lesions in the head, complications, and low cognitive function In recent years, the cause of the decrease of cognitive function and radiation is studied. It is confirmed that the hippocampus has increased its daily necessities, and that radiation from animals has reduced its daily necessities, causing memory and cognitive impairment. In particular, neonatal hippocampus and adult brain stem cells exist in abundance, growth and development, radiation exposure, cognitive decline, and clinical manifestations. The human brain stem cells have the ability to divide for life. Recently, the radiation exposure caused by the radiation exposure caused by the direct damage to the neuronal stem cell, and the long-term inflammation caused by the explosion. The effects of radiation on the immune system are discussed. In this study, after radiation exposure to the brain, there was a large number of neuronal stem cells, a subventriclar zone in the lateral cytoplasm and a subgranular zone in the medial dentate gyrus of the hippocampus, and there was a change in the cellular barrier between the two sites. After 6 hours, the number of activated caspase-3,AIF and TUNEL increased. After 24 hours, the number of activated caspase-3,AIF and TUNEL disappeared. After 24 hours, the number of activated caspase-3, AIF and TUNEL disappeared. After 7 days to 21 days of life, the target was irradiated with 8Gy once, and the same pattern was observed.(i) immature, subventricular and granular zones were increased;(ii) cell damage was increased by activated caspase 3,p53 and nitrotyrosine formation at 6 days after birth.(iii) Subventricular zone and subgranular zone decrease after 6 days and 7 days in immature neurons;(iv) The degree of injury of immature neurons decreases after 6 days and 7 days in immature neurons;(v) The effects of radiation on the head are less severe than those observed during the first 10 weeks of life, and the effects are more severe than those observed during the first 10 weeks of life. In addition, the radiation barrier and body temperature increase, and the high body temperature 4 hours after radiation exposure, the cellular barrier and nitrotyrosine appear earlier than normal body temperature. The activation of Caspase-3 and P53 was confirmed by hypothermia treatment 4 hours after irradiation. After 7 days of hyperthermia treatment, the number of nestin-positive neurons in the subventricular zone decreased by 48%, and that in the subventricular zone decreased by 45%. The temperature of the radiation is affected by the temperature of the radiation. The results of radiation therapy for the head are particularly important for the management of body temperature.

项目成果

Age-dependent sensitivity of the developing brain to irradiation is correlated with the number and vulnerability of progenitor cells

• DOI: 10.1111/j.1471-4159.2004.02894.x
• 发表时间: 2005-02-01
• 期刊: JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY
• 影响因子: 4.7
• 作者: Fukuda, A;Fukuda, H;Blomgren, K
• 通讯作者: Blomgren, K