Sirtuin 5阻害剤MC3482はAnnexin-A1のスクシニル化レベルを上昇させることで虚血性脳卒中後のミクログリア誘発性神経炎症を緩和する

背景紹介

虚血性脳卒中は最も一般的な脳卒中の種類であり、世界中で死亡と障害の主な原因となっています。その病因は複雑で、酸化ストレス、神経炎症、興奮性神経毒性、小胞体ストレス、エネルギー不均衡など多くのプロセスが関与し、これらのプロセスが様々なシグナルカスケードを活性化して神経細胞のアポトーシスを促進します。現在の治療法は主に血栓溶解療法、抗炎症、神経保護に焦点を当てていますが、効果は限定的です。組織プラスミノーゲン活性化因子（tPA）などの薬物は閉塞血栓を溶解して血流を回復させますが、治療可能時間が短く出血性転化のリスクがあります。そのため、効果的な抗虚血性脳卒中薬の開発は依然として大きな課題となっています。

哺乳類の脱アセチル化酵素ファミリー（sirtuins, sirts）の中で、Sirtuin 5（Sirt5）はその強力な蛋白質脱スクシニル化（desuccinylase）作用で際立っています。虚血性脳卒中において、ミクログリアでのSirt5の発現が著しく増加し、過剰な神経炎症と神経細胞障害を引き起こします。したがって、Sirt5を標的とした介入は神経炎症を軽減し、虚血性脳損傷を保護する可能性があります。

論文の出典

この論文は2024年の「Journal of Neuroimmune Pharmacology」に掲載され、タイトルは”The Sirtuin 5 Inhibitor MC3482 Ameliorates Microglia-Induced Neuroinflammation following Ischaemic Stroke by Upregulating the Succinylation Level of Annexin-A1”です。主な著者にはQian Xiaらが含まれ、中国の華中科技大学同済医学院附属同済病院麻酔・疼痛医学科、山西医科大学第三病院山西白求恩病院脳神経外科に所属しています。

研究プロセス

実験デザイン

この研究では中大脳動脈閉塞術（MCao）を用いてマウスの虚血性脳卒中モデルを確立しました。8-12週齢、体重22-25グラムのC57BL/6JNifdcオスマウス180匹を使用し、麻酔または手術失敗で死亡した13匹を除外しました。実験群と対照群の割り付けはランダム化法を用いました。研究は同済病院実験動物倫理委員会の承認を得て行われました。

薬物処理と神経行動テスト

マウスはMCao手術を受け、術後3時間で側脑室を介してMC3482を1、2、5 mg/kgの用量で7日間毎日1回投与されました。対照群には同量の生理食塩水が投与されました。48時間後、脳切片と2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロリド（TTC）染色を行い、脳梗塞体積を評価しました。一連の神経行動テスト（粘着テスト、シリンダーテスト、ロタロッドテスト、ポールテスト、フットフォールテストなど）を通じて長期的な神経機能を評価しました。

細胞レベルおよび分子レベルの研究

リアルタイム定量PCR（RT-qPCR）と酵素結合免疫吸着測定（ELISA）を用いて、脳組織中の炎症性サイトカインとケモカインのmRNAとタンパク質レベルを分析しました。共免疫沈降（Co-IP）とウェスタンブロット（Western blot）を用いてAnnexin-A1のスクシニル化レベルとSirt5との相互作用を検出しました。

主な実験結果

MC3482の虚血性脳損傷に対する保護効果

結果は、MC3482が虚血性脳損傷における脳梗塞体積を有意に減少させ、神経行動スコアと長期的な神経機能を改善したことを示しました。TTC染色では、対照群と比較してMC3482治療群の脳梗塞体積が用量依存的に著しく減少しました。水迷路実験と新奇物体認識実験を通じて、MC3482がマウスの空間学習と記憶能力を改善したことが分かりました。

ミクログリア誘発性神経炎症の軽減

実験により、MC3482が炎症性サイトカインとケモカイン（IL-1β、IL-6、TNF-αなど）のmRNAとタンパク質レベルを有意に下方制御し、虚血性脳卒中後のミクログリアの過剰な活性化を抑制したことが示されました。

神経細胞アポトーシスの抑制

ウェスタンブロット分析では、MC3482がアポトーシス促進分子（BAX、Caspase-3、Caspase-9）の発現を減少させ、抗アポトーシス分子（Bcl-XL）のレベルを上昇させたことが示されました。さらに、TUNEL染色により、MC3482治療群で神経細胞のアポトーシスが著しく減少したことが示されました。

Annexin-A1のスクシニル化レベルと細胞内局在への影響

共免疫沈降の結果、MC3482がSirt5とAnnexin-A1の相互作用を阻害し、Annexin-A1のスクシニル化レベルを著しく上昇させたことが示されました。免疫蛍光と細胞分画分析により、MC3482がAnnexin-A1の核内輸送を減少させ、膜上での動員と細胞外分泌を増加させたことが示されました。

考察と結論

本研究は、Sirt5特異的阻害剤MC3482がAnnexin-A1の脱スクシニル化を抑制することで、虚血性脳卒中によるミクログリア介在性神経炎症を緩和し、長期的な神経機能を改善することを示す説得力のある証拠を提供しました。MC3482は脳梗塞体積を著しく減少させただけでなく、マウスの認知機能を向上させ、不安様行動を減少させました。メカニズム研究により、MC3482がSirt5とAnnexin-A1の相互作用を抑制し、Annexin-A1のスクシニル化レベルと膜上での動員、細胞外分泌を増加させることが明らかになりました。

研究のハイライト

1. 重要な発見：MC3482はAnnexin-A1のスクシニル化レベルを上昇させることで、虚血性脳損傷を著しく減少させ、長期的な神経機能を改善しました。
2. 解決された問題：この研究は、Sirt5阻害剤MC3482が虚血性脳卒中による神経炎症に効果的に対抗できることを証明し、この疾患に対する潜在的な治療戦略を提供しました。
3. 方法の新規性：この研究ではマウスMCaoモデルを採用し、虚血性脳卒中におけるMC3482の作用メカニズムを体系的に評価しました。

本研究の結論は、MC3482がSirt5の特異的阻害剤として、Annexin-A1のスクシニル化レベルを調節することで、虚血性脳卒中の有効な新薬候補となる可能性があるということです。今後の研究では、その具体的な作用メカニズムと臨床応用の展望をさらに探究する必要があります。