遺伝性脳小血管病の病態機序の解明と治療法の開発

文献情報

• 文献番号: 201128087A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 遺伝性脳小血管病の病態機序の解明と治療法の開発
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H22-難治・一般-127
• 研究年度: 平成23(2011)年度
• 研究代表者(所属機関): 小野寺 理(新潟大学 脳研究所)

研究分担者(所属機関)

• 西澤　正豊(新潟大学　脳研究所)
• 水野　敏樹(京都府立医科大学　神経内科学)
• 冨本　秀和(三重大学大学院　医学系研究科　神経病態内科学)
• 伊東　史子(東京薬科大学　心血管医科学研究室　実験病理・病理学)
• 丹羽　正美(長崎大学大学院　医歯薬学総合研究科　神経薬理学分野)
• 佐藤　俊哉(新潟大学　脳研究所)
• 平野　照之(熊本大学大学院　生命科学研究部　神経内科学分野)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患克服研究
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成23(2011)年度
• 研究費: 10,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

脳は血液脳関門という特殊な構造を持つ．この構造は脳小血管を中心とするneurovascular　unitにより構成されている．この脳小血管に首座をもつ病態がleukoaraiosis: LAである．LAは，認知症，脳梗塞，出血性脳梗塞の発症に密接に関わっているが，病態機序は不明であり，診断基準，有効な治療方法も確立されていない．希に，家族性にLAを起こす遺伝性脳小血管病が報告されている．遺伝性脳小血管病には，常染色体性優生遺伝形式をとるCerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CADASIL) や，劣性遺伝形式をとる Cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CARASIL) 等が知られている．しかし，その疾患頻度，病像は未だ不明である．本研究班では遺伝性脳小血管病の実態を明らかにし，治療方法の確立を目的とした．

研究方法

遺伝性脳小血管病患者の実態調査と生体資料収集を行い遺伝子検査による確定診断を行ったCARASILではセリンプロテアーゼの異常により結果としてTGF-βファミリーシグナルの亢進を引き起こす．本研究班では，これらのシグナル伝達の関与をモデルマウスで検討した．また伊東らの開発した，血管内皮特異的にTGF-βファミリーシグナルを抑制した遺伝子改変マウスを用いる．これらの脳小血管病モデルマウスにて脳小血管病を引き起こす遺伝子の機能，およびその遺伝子の下流のシグナル伝達を検討した．さらに，脳小血管病の異常を，二光子励起レーザー顕微鏡にて検討を加えた．丹羽らの開発した血液脳関門を再現したBBBキットを用いい，CADASIL，CARASILの下流のシグナル伝達について検討した．

結果と考察

新規CARASIL，CADASIL家系をそれぞれ同定した．また，本邦の実態に即した診断基準を作製しその妥当性を示した．また本症の組織学的診断法として，光学顕微鏡でのbasophilic submicron granule （BSG） の存在を明らかとした．病態解明では，培養細胞モデル，動物モデルを用い，TGF-βシグナルが，血液脳関門の機能維持に重要であること，さらに微小循環動態を明らかとした．

結論

臨床面では診断基準の設定，基礎面からはそのメカニズムの解明に寄与した

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-09
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201128087B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 遺伝性脳小血管病の病態機序の解明と治療法の開発
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H22-難治・一般-127
• 研究年度: 平成23(2011)年度
• 研究代表者(所属機関): 小野寺 理(新潟大学 脳研究所)

研究分担者(所属機関)

• 西澤　正豊(新潟大学　脳研究所)
• 水野　敏樹(京都府立医科大学　神経内科学)
• 冨本　秀和(三重大学大学院　医学系研究科　神経病態内科学)
• 伊東　史子(東京薬科大学　心血管医科学研究室　実験病理･病理学)
• 丹羽　正美(長崎大学大学院　医歯薬学総合研究科　神経薬理学分野　)
• 佐藤　俊哉(新潟大学　脳研究所)
• 平野　照之(熊本大学大学院　生命科学研究部　神経内科学分野)
• 内野　誠(熊本大学大学院　生命科学研究部　神経内科学分野)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患克服研究
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成23(2011)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

脳は血液脳関門という特殊な構造を持つ．この構造は脳小血管を中心とするneurovascular　unitにより構成されている．この脳小血管に首座をもつ病態がleukoaraiosis: LAである．LAは，認知症，脳梗塞，出血性脳梗塞の発症に密接に関わっているが，病態機序は不明であり，診断基準，有効な治療方法も確立されていない．希に，家族性にLAを起こす遺伝性脳小血管病が報告されている．遺伝性脳小血管病には，常染色体性優生遺伝形式をとるCerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CADASIL) や，劣性遺伝形式をとる Cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CARASIL) 等が知られている．しかし，その疾患頻度，病像は未だ不明である．本研究班では遺伝性脳小血管病の実態を明らかにし，治療方法の確立を目的とした．

研究方法

遺伝性脳小血管病患者の実態調査と生体資料収集を行い遺伝子検査による確定診断を行ったCARASILではセリンプロテアーゼの異常により結果としてTGF-βファミリーシグナルの亢進を引き起こす．本研究班では，これらのシグナル伝達の関与をモデルマウスで検討した．また伊東らの開発した，血管内皮特異的にTGF-βファミリーシグナルを抑制した遺伝子改変マウスを用いる．これらの脳小血管病モデルマウスにて脳小血管病を引き起こす遺伝子の機能，およびその遺伝子の下流のシグナル伝達を検討した．さらに，脳小血管病の異常を，二光子励起レーザー顕微鏡にて検討を加えた．丹羽らの開発した血液脳関門を再現したBBBキットを用いい，CADASIL，CARASILの下流のシグナル伝達について検討した．

結果と考察

新規CARASIL，CADASIL家系をそれぞれ同定した．また，本邦の実態に即した診断基準を作製しその妥当性を示した．また本症の組織学的診断法を新たに確立した．本法は，より汎用性の高い確定診断を可能とする．病態解明では，培養細胞モデル，動物モデルを用い，TGF-βシグナルが，血液脳関門の機能維持に重要であること，さらに微小循環動態を明らかとした．

結論

臨床面では診断基準の設定，基礎面からはそのメカニズムの解明に寄与した

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-09
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201128087C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: HtrA1欠損マウスの網羅的発現解析によりTGF-βシグナルの亢進がある事を見いだした．血管内細胞でのTGF-βシグナルについて検討し，TGF-β/ALK5シグナルは血管，リンパ管の成熟に必須のシグナルであり，血流から受けるシェアストレスにより血管を安定化させていることを見いだした．脳虚血再還流によりBBB機能障害，タイトジャンクション蛋白の低下を見いだした．微小循環動態を，２光子励起レーザー顕微鏡を用い観察し，慢性低灌流と，急性低灌流時の微小循環動態の相違を明らかとした．
• 臨床的観点からの成果: CADASILの4大症状の一つである認知症は，皮質下性のみならず皮質性の特徴を有することが明らかとなった． CADASILの新たな診断ツールとして，皮膚組織を用いた光学顕微鏡でのbasophilic submicron granule（BSG）が有用であること． CADASILにおける側脳室周囲の白質病変は危険因子の存在により形成され，臨床像の重症度と関係していることを見いだした．
• ガイドライン等の開発: Davousらの設定したCADASILの診断基準と，本研究班で作成した新しい診断基準の妥当性について検討し，Davousらの基準は本邦CADASIL例ではprobableとpossibleを合わせてもその感度は65.4%と低かった．一方新基準は感度97%であり，本診断基準の有用性が示された．
• その他行政的観点からの成果: 本症の診断基準の設定により，患者の確定診断に繋がり，有用な行政介入の指針が得られる素地が出来た．
• その他のインパクト: 特になし．

発表件数

• 原著論文（和文）: 16件
• 原著論文（英文等）: 26件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 29件
• 学会発表(国際学会等): 11件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Atsushi Shiga,Masatoyo Nishizawa, Osamu Onodera, et al.; Cerebral small-vessel disease protein HTRA1 controls the amount of TGF-{beta}1 via cleavage of proTGF-{beta}1.; Human Molecular Genetics , 20 (9) , 1800-1810 (2011)
• 原著論文2: Shiga A, Nozaki H, Nishizawa M, Onodera O; Molecular pathogenesis of cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy.; Brain Nerve , 62 (6) , 595-599 (2010)
• 原著論文3: Onodera O, Nozaki H, Fukutake T; CARASIL.; GeneReviews , 4 (27) (2010)
• 原著論文4: Yang W, Itoh F, Ohya H, et al.; Interference of E2-2-mediated effect in endothelial cells by FAM96B through its limited expression of E2-2. ; Cancer Sci (2011)
• 原著論文5: Itoh S ,Itoh F; Inhibitory machinery for the TGF-β family signaling pathway.; Growth Factors , 5 , 163-173 (2011)
• 原著論文6: Nakano N, Itoh S,Itoh F,et al.; Requirement of TCF7L2 for TGF-β-idependent transcriptional activation of the TMEPAI gene. ; J. Biol. Chem , 285 , 38023-38033 (2010)
• 原著論文7: Ishitobi H, Matsumoto K,Itoh F,et al.; Flk1-GFP BAC Tg mice: an animal model for the study of blood vessel development. ; Exp. Anim , 59 , 615-622 (2010)
• 原著論文8: Tanaka A, Itoh F, Nishiyama K,et al; Inhibition of endothelial cell activation by bHLH protein E2-2 and its impairment of angiogenesis.; Blood , 115 , 4138-4147 (2010)
• 原著論文9: Toth A, Veszelka S, Niwa M,et al.; Patented in vitro blood-brain barrier models in CNS drug discovery.; Recent Patents on CNS Drug Discovery , 6 , 107-118 (2011)
• 原著論文10: Yang WM, Jung KJ,Niwa M,et al.; Transient expression of iron transport proteins in the capillary of the developing rat brain.; Cell Mol Neurobiol , 31 , 93-99 (2011)
• 原著論文11: Ta- tsumi R, Suzuki Y,Niwa M,et al.; Simple and highly efficient method for production of endothelial cells from human embryonic stem cells. ; Cell Transplantation , 20 , 1423-1430 (2011)
• 原著論文12: Sakurai-Yamashita Y, Harada N, Niwa M; Lercanidipine rescues hippo-campus pyramidal neurons from mild inschemia -induced delayed neuronal death in SHRSP.; Cell Mol Neurobiol , 31 , 561-567 (2011)
• 原著論文13: Deli MA, Veszelkaa S,Niwa M,et al.; Protection of the blood-brain barrier by pentosanagainst amyloid-induced toxicity.; Journal of Alzheimers Disease , 22 , 777-794 (2010)
• 原著論文14: Kumagai K, Shirabe S,Niwa M,et al.; Sodium pentosan polysulfate brought about cartilage improvement in knee osteoarthritis - An open clinical trial-.; BMC Clinical Pharmacology , 10 , 7- (2010)
• 原著論文15: Morofuji Y, Nakagawa S,Niwa M,et al.; Pitavastatin Strengthens the Barrier Integrity in Primary Cultures of Rat Brain Endothelial Cells.; Cell Mol Neurobiol , 30 , 727-735 (2010)
• 原著論文16: Miyata N, Kumagai K,Niwa M,et al.; Pentosan reduces osteonecrosis of femoral head in SHRSP.; Cli ExpHypertens , 32 (8) , 511-516 (2010)
• 原著論文17: Fujiwara Y, Mizuno T, Okuyama C,et al.; Simultaneous impairment of intracranial and peripheral artery vasoreactivity in CADASIL patients.; Cerebrovasc Dis , 33 , 128-134 (2012)
• 原著論文18: Watanabe-Hosomi A, Watanabe Y,Mizuno T,et al.; Transendocytosis is impaired in CADASIL-mutant NOTCH3.; Exp Neurol , 28 (2011)
• 原著論文19: Kuriyama N, Nagakane YMizuno T,et al.; Evaluation of factors associated with elevated levels of platelet-derived microparticles in the acute phase of cerebral infarction.; Clin Appl THromb Hemost. , 16 (1) , 26-32 (2010)
• 原著論文20: Chena C-H, Mizuno T, Elston R,et al.; A comparative study to screen dementia and APOE genotypes in an ageing East African population.; Neurobiol Aging , 31 (5) , 732-740 (2010)

公開日・更新日

• 公開日: 2014-05-22
• 更新日: 2016-06-13

収支報告書

• 文献番号: 201128087Z