Energy metabolism in neuronal degeneration at the caudal site of spinal cord injury

軸索損傷はミトコンドリアの損傷尾側への輸送を途絶させ、軸索内ミトコンドリアからのエネルギー産生が困難となる。損傷尾側の解糖系は軸索の維持に重要である。オリゴデンドロサイトと軸索間にはモノカルボン酸輸送体（MCT）が発現し、ピルビン酸をオリゴデンドロサイトから軸索に供給している。損傷尾側軸索内ではミトコンドリアが枯渇していくため、供給されたピルビン酸がミトコンドリアでエネルギー源となるには限界がある。われわれは軸索内では、ピルビン酸が乳酸脱水素酵素で乳酸となり、NADが生み出され、再度解糖系に入り、ピルビン酸とATPを生み出していると考えた。脊髄離断モデルより離断軸索の観察が容易である末梢神経離断モデルで、細胞内ATPのin vivoイメージングを利用し、ATPのエネルギー代謝経路の変化の解明を試みた。細胞内ATPの有無で蛍光波長が変化する、GO-ATeam2ノックインラット・マウスの坐骨神経切断モデルを使用した。切断遠位におけるATP量、WD進行度、エネルギー代謝変化を評価した。また、離断モデルへの局所的な薬理学的操作に対する変化も評価した。離断遠位において、軸索変性の進行に先行してATPが徐々に低下し、軸索内のみのクエン酸回路不活化、軸索内・シュワン細胞内双方の解糖系活性化、MCTの活性化を示した。解糖系阻害薬とMCT阻害薬の投与はDMSO投与群に比べWD進行とATP低下を示したが、ミトコンドリア阻害薬はWD・ATPに影響を与えなかった。エチルピルビン酸は、生食投与群に比べ軸索変性進行の遅延とATP上昇を示した。末梢神経では、シュワン細胞内の解糖系亢進に伴い産生されたピルビン酸が、MCTを介して軸索に輸送され、軸索内にて解糖系亢進によって代謝され、ATP維持・軸作変性遅延に関連する可能性が示された。一方クエン酸回路の関連は乏しいことも示唆された。

軸索損傷はミトコンドリアの損傷尾側への輸送を途絶させ、軸索内ミトコンドリアからのエネルギー産生が困難となる。損傷尾側の解糖系は軸索の維持に重要である。オリゴデンドロサイトと軸索間にはモノカルボン酸輸送体（MCT）が発現し、ピルビン酸をオリゴデンドロサイトから軸索に供給している。損傷尾側軸索内ではミトコンドリアが枯渇していくため、供給されたピルビン酸がミトコンドリアでエネルギー源となるには限界がある。われわれは軸索内では、ピルビン酸が乳酸脱水素酵素で乳酸となり、NADが生み出され、再度解糖系に入り、ピルビン酸とATPを生み出していると考えた。脊髄離断モデルより離断軸索の観察が容易である末梢神経離断モデルで、細胞内ATPのin vivoイメージングを利用し、ATPのエネルギー代謝経路の変化の解明を試みた。細胞内ATPの有無で蛍光波長が変化する、GO-ATeam2ノックインラット・マウスの坐骨神経切断モデルを使用した。切断遠位におけるATP量、WD進行度、エネルギー代謝変化を評価した。また、離断モデルへの局所的な薬理学的操作に対する変化も評価した。離断遠位において、軸索変性の進行に先行してATPが徐々に低下し、軸索内のみのクエン酸回路不活化、軸索内・シュワン細胞内双方の解糖系活性化、MCTの活性化を示した。解糖系阻害薬とMCT阻害薬の投与はDMSO投与群に比べWD進行とATP低下を示したが、ミトコンドリア阻害薬はWD・ATPに影響を与えなかった。エチルピルビン酸は、生食投与群に比べ軸索変性進行の遅延とATP上昇を示した。末梢神経では、シュワン細胞内の解糖系亢進に伴い産生されたピルビン酸が、MCTを介して軸索に輸送され、軸索内にて解糖系亢進によって代謝され、ATP維持・軸作変性遅延に関連する可能性が示された。一方クエン酸回路の関連は乏しいことも示唆された。