小膠細胞の極性化を調節するTRAF5-MAPKシグナルパスウェイを介してCD36が脳損傷後の白質損傷を抑制する

研究背景

脳損傷は灰白質だけでなく、白質にも重大な損傷を引き起こします。白質損傷はオリゴデンドロサイトの大量喪失を引き起こし、ミエリンの生成と維持を破壊し、軸索代謝と神経可塑性の調整を阻害し、最終的に重大な神経機能障害を引き起こします。現在、灰白質損傷に対する治療研究が多い一方で、白質損傷の研究は相対的に少なく、これが臨床治療効果が不十分な一因となっている可能性があります。炎症反応は脳損傷後の二次損傷の主な病理プロセスであり、活性化された小膠細胞が重要な役割を果たします。小膠細胞の活性化には、炎症促進と抗炎症の2つの主要なフェノタイプがあります。炎症促進性フェノタイプの小膠細胞は多数の炎症因子を放出し、神経損傷を悪化させますが、抗炎症性フェノタイプの小膠細胞は神経修復に有利です。したがって、小膠細胞のフェノタイプを調節することは、白質損傷を治療するための潜在的な新たな戦略となり得ます。

CD36受容体は多くの中枢神経系疾患において重要な役割を果たしますが、脳損傷による白質損傷や小膠細胞の極性化における役割とその作用メカニズムは明らかではありません。本研究は、CD36が小膠細胞の極性化と白質損傷を調節する機能およびその分子メカニズムを解明することを目的としています。

研究方法

本研究では、マウスの制御性皮質打撃(CCI)モデルを構築し、Western blot、qPCR、免疫蛍光などの技術を用いて脳損傷後のCD36の時空間発現パターンを検出しました。透過型電子顕微鏡、luxol fast blue染色などの方法を用いて白質損傷の程度を評価しました。転写組測定と生物情報学的解析を用いて、CD36の下方調節による白質損傷の保護作用とその分子メカニズムを解明しました。Western blot、qPCR、免疫蛍光などの手段を用いて小膠細胞の極性状態を検出しました。in vivoおよびin vitroの実験では、CD36、TRAF5 siRNAノックダウンや小分子阻害剤を用いてMAPKパスウェイを抑制し、CD36-TRAF5-MAPK軸が小膠細胞の極性化と白質損傷を調節する役割を探究しました。さらに、体外bv2細胞とオリゴデンドロサイトの共培養システムを通じて、CD36が小膠細胞の極性化を調節することによるオリゴデンドロサイト損傷への影響を検証しました。

主な発見

1. CD36は脳損傷後7日目に発現のピークに達し、主にアストログリア細胞と小膠細胞に位置していました。
2. CD36遺伝子ノックアウトはミエリンの喪失とオリゴデンドロサイト損傷を軽減し、マウスの脳損傷後の神経機能欠損を改善しました。
3. 転写組測定の結果、CD36遺伝子ノックアウト後の差異遺伝子発現は、小膠細胞の活性化、神経炎症調節、TNFシグナルパスウェイなどの関連生物学プロセスに主に富集されていました。
4. CD36ノックダウンは、小膠細胞の炎症促進性フェノタイプを抑制し、抗炎症性フェノタイプを増加させました。その作用メカニズムは、下流のTRAF5-MAPKシグナルパスウェイの抑制に関係していました。
5. TRAF5またはp38 MAPKの抑制はCD36欠失による抗炎症効果を模倣することができました。
6. 共培養システムにおいて、CD36ノックダウンのbv2細胞培養上清は低酸素低糖によるオリゴデンドロサイト損傷を軽減し、その生存率と分化能力を向上させました。

研究の意義

本研究は初めて、CD36受容体が脳損傷後の白質損傷において重要な役割を果たし、その分子メカニズムを明らかにしました。CD36は、TRAF5-MAPKシグナルパスウェイを介して小膠細胞の極性化を調節し、炎症促進性フェノタイプを抑制して抗炎症性フェノタイプを促進することで、白質損傷を軽減します。この発見は、脳損傷の病理生理学に対する理解を深めるだけでなく、臨床における損傷後の白質損傷の予防と治療のための新たな潜在的ターゲットを提供します。