文献情報
文献番号
199900389A
報告書区分
総括
研究課題名
抗精神病薬に抵抗性の分裂病症状の成因解明と治療法開発に関する研究
課題番号
-
研究年度
平成11(1999)年度
研究代表者(所属機関)
西川 徹(国立精神・神経センター神経研究所)
研究分担者(所属機関)
- 関口正幸(国立精神・神経センター神経研究所)
研究区分
厚生科学研究費補助金 先端的厚生科学研究分野 脳科学研究事業
研究開始年度
平成9(1997)年度
研究終了予定年度
平成11(1999)年度
研究費
40,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
分裂病は、およそ0.8%の高率で出現し、薬物療法を行っても半数以上の患者が十分な社会復帰を果たせず、入院患者数は20万人以上にものぼる重大な疾患である。多くが思春期から20才台にかけて発症して寛解と再燃を繰り返しながら慢性に経過するため、患者は人生の大半を自己の能力を発揮できないまま過ごすことを余儀なくされ、本人や家族の苦しみと社会的な損失は計り知れない。したがって、発症予防はもちろん、症状の再燃および慢性化の予防法や、既存の抗精神病薬に抵抗する症状に対する治療法を開発することが、医学的にも社会的にも急務となっている。本研究は、抗精神病薬に抵抗性の分裂病様症状を引き起こすphencyclidine(PCP)その他のNMDA型グルタミン酸受容体遮断薬の脳に対する作用を分子レベルで明らかにし、こうした薬物の効果を抑制する物質を研究することによって、難治性分裂病症状の成因を解明し、新しい治療法を見いだすことを目的とする。さらに、分裂病が陽性・陰性双方の症状を伴って思春期以降に発症することや、分裂病様症状発現薬の作用も発達に従って変化する現象を手がかりとして、分裂病の発症の分子機構についても検討を行う。一方、申請者らは既に、PCPの作用にD-セリンとその誘導体が拮抗し、D-セリンが脳の内在性物質であることを見いだしていることから、D-セリンの代謝および機能の研究を進め、分裂病の病態との関連や新たな治療法開発への応用について検討する。また、これまで知られていなかったAMPA受容体等、NMDA受容体以外のグルタミン酸伝達機構と分裂病との関連を調べる。
研究方法
(1) 分裂病様症状発現薬に応答する遺伝子の解析:(a)RNA arbitrarily primed PCR(RAP-PCR)および定量的RT-PCR;生後8日齢および50日齢の動物にPCPと生理食塩水を投与後1時間で断頭し、大脳新皮質よりtotal RNAを抽出した。random hexamer によって合成したcDNAをテンプレートとし、12merからなるプライマーを用いてarbitrarily primed PCRを行った。得られたfingerprint上で50日齢特異的に発現誘導が変化するcDNAバンドをクローニングし塩基配列を決定した。さらに、RAP-PCRクローンに基づいてoligo dT-primed cDNAをクローニングし、対応する遺伝子の構造を解析した。Fingerprintによる結果を確認するため、random hexamerを用いて合成したcDNAの希釈系列を用いてRT-PCRを行い、exponentialな増幅条件下で相対的に発現量を比較した。また、各個体のサンプルにおける絶対的な発現量を検討する実験では、各個体の一定量のRNAからcDNAを合成し、既知濃度のポイントミューテーションを導入したcDNA断片をcompetitorとしてcompetitive RT-PCRを行った。(c)ノーザンブロット分析;薬物あるいは生理食塩水投与1時間後のラットの大脳新皮質、あるいは無処置ラットの脳各部位と各末梢臓器からtotal RNAを調整し、oligo dT-celluloseカラムを用いた精製によりpoly(A)-positive fractionとしてノーザンブロット分析を行った。
(2) 内在性D-セリンの代謝および機能の解析:ラット脳内細胞外液中のD-セリン濃度は、脳内微小透析法を用いて調べた。内在性D-セリンと神経細胞との関連を調べるため、神経細胞体を選択的に破壊する興奮毒であるキノリン酸を両側のラット前頭葉内側部に局所注入した。D-セリン量は、蛍光検出器付き高速液体クロマトグラフィーを使って定量した。さらに、[3H]D-セリンの脳分画における取り込みと放出を検討した。存在が予想されるD-セリントランスポーターの遺伝子クローニングは、アフリカツメガエル卵母細胞の遺伝子発現系を用いて試みた。D-セリンの代謝や機能に関連する未知分子を検索する方法のひとつとして、RAP-PCRを用い、D-またはL-セリンのを全身的に投与した生後8日令のラットの脳内で発現が変化する遺伝子転写産物を解析した。
(3)AMPA受容体の機能解析:中大脳動脈を結紮した脳虚血モデルラットに水迷路学習課題を遂行させ、このときに見られる学習障害に対する、AMPA受容体アロステリックアゴニストのPEPA(4-[2-(phenyl-sulphonyl-amino) ethylthio]-2,6-difluorophen-oxy-acetamide)の効果を観察した。
(2) 内在性D-セリンの代謝および機能の解析:ラット脳内細胞外液中のD-セリン濃度は、脳内微小透析法を用いて調べた。内在性D-セリンと神経細胞との関連を調べるため、神経細胞体を選択的に破壊する興奮毒であるキノリン酸を両側のラット前頭葉内側部に局所注入した。D-セリン量は、蛍光検出器付き高速液体クロマトグラフィーを使って定量した。さらに、[3H]D-セリンの脳分画における取り込みと放出を検討した。存在が予想されるD-セリントランスポーターの遺伝子クローニングは、アフリカツメガエル卵母細胞の遺伝子発現系を用いて試みた。D-セリンの代謝や機能に関連する未知分子を検索する方法のひとつとして、RAP-PCRを用い、D-またはL-セリンのを全身的に投与した生後8日令のラットの脳内で発現が変化する遺伝子転写産物を解析した。
(3)AMPA受容体の機能解析:中大脳動脈を結紮した脳虚血モデルラットに水迷路学習課題を遂行させ、このときに見られる学習障害に対する、AMPA受容体アロステリックアゴニストのPEPA(4-[2-(phenyl-sulphonyl-amino) ethylthio]-2,6-difluorophen-oxy-acetamide)の効果を観察した。
結果と考察
(1)分裂病様症状発現薬に応答する遺伝子の研究:西川らは分裂病関連候補遺伝子としてラット大脳新皮質からPCPに対する応答性が生後発達にともなって変化する遺伝子群を検索し、PCP急性投与において、生後8日には生理的食塩水を投与した対照群と差がないが生後50日には有意な発現誘導が見られる遺伝子転写産物のprt-1～4(PCP responsive transcropt-1～4)をクローニングした。prt-1は、生後50日齢ラットの大脳新皮質においては、1)2種類のsplicing variantsはともにPCPに対して増加反応を示すこと、2)PCPと同様にNMDA型グルタミン酸受容体遮断作用と抗精神病薬抵抗性の分裂病様症状惹起作用をもつdizocilpineにより発現が増加すること、3)ドーパミン作動薬で抗精神病薬反応性の分裂病様症状を引き起こすmethamphetamine (MAP)やコカイン、ドーパミンD1受容体遮断薬SCH-23390、GABA-A受容体アロステリック作動薬のpentobarbital等の投与後には有意な変化が見られないこと、4)PCPによる発現誘導は代表的抗精神病薬のhaloperidolの前処置を行っても抑制されないこと等が明らかとなった。これらの結果は、少なくともprt-1遺伝子の発現が分裂病患者に見られる抗精神病薬抵抗性症状の分子機構に関与する可能性を示唆している。現在、分裂病患者サンプルでprt-1の変異の有無を調べるため、prt-1のヒト相同遺伝子の解析を進めている。
(2)内在性D-セリンに関する研究:西川らは、神経細胞体を選択的に破壊するキノリン酸を注入した前頭葉皮質では、D-セリンの組織含量が著明に減少し、内在性D-セリンはこれまで報告されているグリア細胞だけでなく神経細胞体内にも蓄積されていることを示唆するデータを得た。D-セリン負荷ラットの大脳新皮質において発現が変化する遺伝子転写産物が検出されたため、全構造の解析と、内在性D-セリン代謝・機能との関連の検討を進めている。
(3)AMPA受容体に関する研究:関口らは、中大脳動脈結紮による脳虚血が生じたラットに見られる記憶・学習障害に対して、AMPA受容体アロステリック作動薬のPEPAが著しい改善作用を示すことを見いだした。これらの結果から、AMPA受容体活性(特に動力学的性質)の操作が精神・神経疾患の認知機能障害の治療に有用である可能性が示唆された。
(2)内在性D-セリンに関する研究:西川らは、神経細胞体を選択的に破壊するキノリン酸を注入した前頭葉皮質では、D-セリンの組織含量が著明に減少し、内在性D-セリンはこれまで報告されているグリア細胞だけでなく神経細胞体内にも蓄積されていることを示唆するデータを得た。D-セリン負荷ラットの大脳新皮質において発現が変化する遺伝子転写産物が検出されたため、全構造の解析と、内在性D-セリン代謝・機能との関連の検討を進めている。
(3)AMPA受容体に関する研究:関口らは、中大脳動脈結紮による脳虚血が生じたラットに見られる記憶・学習障害に対して、AMPA受容体アロステリック作動薬のPEPAが著しい改善作用を示すことを見いだした。これらの結果から、AMPA受容体活性(特に動力学的性質)の操作が精神・神経疾患の認知機能障害の治療に有用である可能性が示唆された。
結論
(1)ラットの大脳新皮質から、抗精神病薬抵抗性分裂病症状に関連する候補遺伝子を検出した。すなわち、分裂病様症状発現薬のPCPに対して生後発達にしたがって応答性を獲得する遺伝子て転写産物群prt-1～4をクローニングした。prt-1は、抗精神病薬反応性の分裂病様症状を引き起こす覚醒剤やコカインによっては発現誘導が見られない、PCPが誘発する発現増加は抗精神病薬によって抑制されない、PCPのように抗精神病薬抵抗性の分裂病様症状を出現させる選択的NMDA受容体遮断薬のdizocilpineに応答する、などの薬理学的性質から、抗精神病薬抵抗性分裂病症状に関与する可能性が示唆された。
(2)内在性D-セリンの含有および濃度調節にグリア細胞だけでなく神経細胞も関係することがことが示唆された。内在性D-セリンの代謝に関与する候補遺伝子を検出した。(3)AMPA受容体を従来知られていなかったメカニズムで刺激する新規アロステリック作動薬であるPEPAが、精神疾患の認知機能障害を改善する可能性が示唆された。
(2)内在性D-セリンの含有および濃度調節にグリア細胞だけでなく神経細胞も関係することがことが示唆された。内在性D-セリンの代謝に関与する候補遺伝子を検出した。(3)AMPA受容体を従来知られていなかったメカニズムで刺激する新規アロステリック作動薬であるPEPAが、精神疾患の認知機能障害を改善する可能性が示唆された。
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