中枢神経損傷後の神経軸索伸長やシナプス形成におけるチロシン脱リン酸化酵素の役割

酪氨酸去磷酸化酶在中枢神经系统损伤后神经轴突生长和突触形成中的作用

基本信息

批准号：
12J00543
负责人：
田中貴士
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J00543/
关键词：
脳損傷 SHP-1 皮質脊髄路側枝形成運動機能回復側枝形成(sprouting)

项目摘要

損傷を受けた中枢神経系の回復は、非常に限定的であることが知られている。その要因として、神経軸索に対する伸長阻害因子の存在および神経軸索自体の伸長能力の欠如が報告されている。本研究では、上記二要因の双方に関与すると考えられるチロシン脱リン酸化酵素(SHP-1)に着目し、SHP-1の機能を抑制することで脳損傷後の皮質脊髄路の再構築が促されるか否かを検証した。健常な野生型マウスにおいてSHP-1の発現を免疫染色により確認したところ、神経細胞でSHP-1の発現が認められた。本研究では、脳損傷後の代償性神経回路の再構築に着目しているため、脳損傷後においても無傷である非損傷側の大脳皮質～脊髄を評価した。まず脳損傷後の非損傷側におけるSHP-1のタンパク量および脱リン酸化酵素活性の変化を評価した結果、野生型マウスの大脳皮質において脳損傷後3～7日にSHP-1の発現量や活性の増加が認められた。これにより、脳損傷後のSHP-1の発現量および活性の増加が代償的神経回路の形成を妨げている可能性が考えられたため、SHP-1ノックアウトマウスやSHPの阻害剤を用いて、神経回路の評価を行なった。脳損傷後、非損傷側の皮質脊髄路を標識することで軸索の側枝形成の程度を評価した結果、側枝の数は野生型マウスと比較してSHP-1ヘテロ欠損マウスで顕著な増加が認められた。また、SHP阻害剤を非損傷側の大脳皮質へ投与したマウスにおいても、コントロール群と比較して側枝の増加が認められた。最後に、SHPの抑制によって得られた神経軸索側枝の増加が運動機能の回復に寄与しているのか否かを運動機能評価によって検証した。脳損傷後から4週間にわたり野生型およびSHP-1ヘテロ欠損マウスの前肢運動機能の回復過程を評価した結果、SHP-1ヘテロ欠損マウスにおいて運動機能の回復が有意に認められた。以上の結果より、SHP-1を抑制することで脳損傷後の代償性神経回路の再構築が促され、運動機能の回復が得られることが示された。

已知损坏的中枢神经系统的恢复非常有限。据报道，这些因素包括存在神经轴突的延伸抑制剂以及神经轴突本身延伸的能力。在这项研究中，我们专注于酪氨酸去磷酸化酶（SHP-1），该酶被认为与以上两个因素有关，并检查了抑制SHP-1功能是否促进了脑损伤后皮质脊髓道的重建。当通过免疫染色在健康的野生型小鼠中证实SHP-1表达时，在神经元中观察到SHP-1表达。在这项研究中，我们专注于重建脑损伤后的补偿性神经回路，并评估了未受伤的大脑皮层和脊髓，即使在脑损伤后，它们仍然完好无损。首先，我们评估了脑损伤后SHP-1蛋白质含量和SHP-1的去磷酸化活性的变化，并发现在脑损伤后3-7天，SHP-1的表达水平和SHP-1的表达水平和活性增加。这表明，脑损伤后SHP-1的表达水平和活性的增加可能会干扰补偿性神经回路的形成，因此使用SHP-1敲除小鼠和SHP抑制剂评估了神经回路。脑损伤后，我们通过在未受伤的一侧标记皮质脊髓束来评估轴突侧支的形成程度，并发现与野生型小鼠相比，SHP-1异质置式小鼠的侧向分支的数量显着增加。此外，在将SHP抑制剂施用到未损坏的大脑皮层的小鼠中，与对照组相比，观察到侧分支的增加。最后，我们研究了通过抑制SHP获得的神经轴突分支的增加是否有助于通过运动功能评估恢复运动功能。脑损伤后4周后，评估了野生型和SHP-1异质反应小鼠中前肢运动功能的恢复过程，并在SHP-1异质障碍小鼠中显着恢复运动功能。以上结果表明，抑制SHP-1会促进脑损伤后补偿性神经回路的重建，从而导致运动功能恢复。