パーキンソン病患者の認知 障害を正常化する薬 帯広畜産大学獣医学研究部門基礎獣医学分野教授石井利明
背景 ~ パーキンソン病 (PD) とは ~ PD の概要 (10 万人に 100 人の割合で発症 ) アルツハイマー病に次いで多い進行性神経変性疾患 発症の原因は不明 黒質線条体ドパミン (DA) 神経の傷害 PD の症状 1 運動症状 安静時振戦 : ふるえ 固縮 : 筋肉のこわばり 無動 : 動作が遅くなる 姿勢反射障害 : 正常な姿勢を保てなくなる DA 補充療法等の治療法が行われている 2 非運動症状 (1 よりも初期に認められることが多い ) 自律神経系症状 : 便秘 起立性低血圧 精神症状 : 抑うつ 不安 アパシー 認知障害 : 思考力の低下 痴呆様症状 DA 補充療法の効かない場合が多い ( クオリティーオブライフの低下 ) PD に認知障害が併発するメカニズムは明らかではなく PD の認知障害に対する有効な治療薬は存在しない
PD モデルマウスの作出 PD モデルマウス (PD マウス ) 作出には黒質の DA 神経を特異的に破壊する MPTP を用いた (20 mg/kg 体重の用量を 2 時間おきに 4 回腹腔内投与 ) 全ての実験は投与 7 日後に開始した 抗チロシン水酸化酵素抗体を用いた免疫染色による評価 黒質緻密部中のチロシン水酸化酵素陽性細胞数 n = 5-9 **p < 0.01 vs. control MPTP 投与により黒質線条体 DA 神経の傷害が認められた
認知機能の評価 ( 文脈的恐怖条件付けテスト ) 新規装置内で電気刺激を与えることで装置に対して恐怖を学習記憶する 記憶の評価はマウスの恐怖行動であるフリージング行動を測定する 恐怖条件付け後に装置に長時間暴露すると記憶の消去が誘導される n = 4 *p < 0.05 vs. control, 1 日目, 0-3 分 #p < 0.05 vs. MPTP, 1 日目, 0-3 分 PD マウスにおいて記憶の獲得は正常に起こるものの記憶の消去が亢進している
短時間頻回暴露による恐怖記憶の保持テスト *p < 0.05 vs. Control, Day 1 #p < 0.05 vs. MPTP, Day 1 MPTP 群は Control 群よりも早期にフリージング割合が有意に低下 PD マウスは恐怖記憶の保持機能が減弱
消去亢進のメカニズム解析 camp response element-binding protein (CREB) は恐怖記憶の消去に必須な転写因子のひとつ 海馬は文脈的恐怖記憶に重要な領域である 海馬歯状回におけるリン酸化 CREB 発現 消去誘導後の海馬歯状回におけるリン酸化 CREB 陽性細胞数 n = 4 *p < 0.05 NeuN: 成熟神経細胞のマーカー PD マウスの消去亢進には海馬歯状回におけるリン酸化 CREB の発現減少が関与している可能性が示唆された
ロリプラム投与による PD マウスの消去改善効果の検討 CREB リン酸化経路模式図 CREB のリン酸化は camp によって調節される camp は PDE によって 5 - AMP に分解され PDE 阻害で camp 経路は増強される ロリプラムは PDEⅣ を阻害し CREB リン酸化経路を増強する 海馬には PDEⅣ が豊富に存在し 長期記憶等にも関与する camp の増加 ( ロリプラム投与 ) による p-creb の誘導が PD マウスの消去亢進を改善するか否かを検討する
ロリプラムによる PD マウス消去亢進改善効果の解析 CREB のリン酸化は camp によって調節される ホスホジエステラーゼ Ⅳ 阻害薬ロリプラムは camp/creb 経路を増強する n = 5-7 *p < 0.05 vs. MPTP-1%DMSO, 1 日目, 0-3 分 #p < 0.05 vs. MPTP-1 mg/kg ロリプラム, 1 日目, 0-3 分 +p < 0.05 vs. MPTP-2 mg/kg ロリプラム, 1 日目, 0-3 分 2016 年 2 月特許出願 パーキンソン病に併発した認知障害の治療剤及びそのスクリーニング方法 PD マウスの消去亢進はロリプラムによって改善した
ロリプラム投与による PD マウスの消去改善効果の検討 Hippocampal camp levels (pmol/mg) berore extinction after extinction control 39.95 ± 1.48 44.69 ± 3.23 MPTP 32.13 ± 2.70* 32.10 ± 1.70* MPTP-3 mg/kg rolipram 52.21 ± 2.82*,# 48.76 ± 5.17 # *Significantly different from the control group (p < 0.05) # Significantly different from the MPTP group (p < 0.05) PD マウスは恐怖記憶消去時 海馬において camp が減少しているロリプラムは PD マウスにおける海馬 camp 減少を改善した
ロリプラム投与による PD マウスの消去改善効果の検討 *p < 0.05 vs. control-dmso #p < 0.05 vs. MPTP-DMSO ロリプラムは PD マウスにおける海馬歯状回の p-creb 発現減少を改善した
これまでの研究から分かったこと PDマウスは記憶の消去が亢進 PDマウスは消去時に海馬 camp 濃度が低下 PDマウスは消去時に海馬歯状回でp-CREB 発現が低下 ロリプラムはPDマウスのこれら全てを回復した ロリプラムは PD における認知障害改善効果を有する 過去の知見では *1 PD PD マウスにおいてレボドパ ( ドパミン前駆体薬 ) は認知障害に効かない場合が多い *2 PD ではセロトニン神経の機能低下が認められる *3 海馬には Gs タンパク質共役型 5-HT4 受容体が豊富 に存在する
% of freezing / 3 min プルカロプリド ( 5-HT4-agonist) 投与による PD マウスの消去改善効果の検討 5-HT4 受容体が活性化すると細胞内 campを増加させる (Gs 共役型受容体 ) 5-HT4 受容体 agonistにはプルカロプリドを用いた プルカロプリドは消去トレーニング30 分前に腹腔内投与 (3 mg/kg) 100 80 60 40 control-dmso MPTP-DMSO MPTP- プルカロプリド 20 0 Day1-initial last Day2-initial last Day3 *p < 0.05 vs. MPTP-1%DMSO, Day1-initial 5-HT4agonist は PD マウスの消去亢進を改善した
プルカロプリド投与による PD マウスの消去改善効果の検討 Hippocampal camp levels (pmol/mg) berore extinction after extinction control 39.95 ± 1.48 44.69 ± 3.23 MPTP 32.13 ± 2.70* 32.10 ± 1.70* MPTP-プルカロプリド 42.83 ± 2.48 *Significantly different from the control group (p < 0.05) # Significantly different from the MPTP group (p < 0.05) PD マウスは恐怖記憶消去時 海馬において camp が減少している 5-HT4 agonist は PD マウスにおける海馬 camp 減少を改善した
従来技術とその問題点 パーキンソン病に併発した認知障害で 既に実用化されている薬としては パーキンソン病そのものの治療薬でもあるレボドパ等のドパミン前駆体薬が存在するが 臨床報告としては有効 無効 悪化するなど様々な報告があり確固たる見解が得られていない
新技術の特徴 従来技術との比較 従来技術による治療薬は その臨床上の効果に一貫性がない点に問題があったが 病的症状を引き起す直接原因を新技術により除くことできるので 効果の特異性が高く 一定の有効性を得ることが出来る 5-HT4 受容体作動薬は消化管運動を改善する効果があり便秘の治療薬としても期待されいる 従って パーキンソン病に併発する認知症と便秘を同時に緩和できる副作用の少ない有効な治療薬である
想定される用途 パーキンソン病に併発した認知障害の治療薬開発 恐怖記憶の消去を調節する薬の開発 (PTSDの治療薬) パーキンソン病に併発した認知障害に対する治療薬開発のためのin vivo スクリーニング方法の提供
実用化に向けた課題 中脳黒質神経が変性 傷害された場合に 海馬に投射するセロトニン神経の機能低下が生じる原因の解明とその神経回路の特定など 更なる基礎的研究が必要となる 今後 PDE 阻害薬よりも更に特異性の高い治療薬の開発を目指し 当該認知症の発現に直接関与する黒質 海馬歯状回への神経回路を決定し その神経の種類を特定する
企業への期待 当該認知症の発現に直接関与する黒質 海馬歯状回への神経回路とその神経を特定する際に必要となるオプトジェネティックスの技術提供を希望する オプトジェネティックスの技術を有する研究員の派遣あるいは共同研究を希望する
本技術に関する知的財産権 発明の名称 : パーキンソン病に併発した認知障害の治療剤及びそのスクリーニング方法 出願番号 : 特願 2017-064344 出願人 発明者 : 帯広畜産大学 : 石井利明 木下健一
お問い合わせ先 帯広畜産大学地域連携推進センター 知的財産マネージャー 嘉屋 元博 TEL: 0155-49 - 5829 FAX: 0155-49 - 5775 e-mail: chizai@obihiro.ac.jp