内頸動脈閉塞マウスモデルにおける神経炎症、損傷、および回復に関与するH3K9me2を含む性別特異的エピジェネティック調節メカニズムの解明

2024-08-07 Wed
神経炎症、損傷、回復における性別特異的エピジェネティック制御機構を明らかにした研究背景脳虚血性脳卒中は、世界中で死亡と障害の主な原因の一つです。その連鎖的な疾患メカニズムについての知識が限られているため、現在、急性虚血性脳損傷を軽減するための治療法は非常に限られています。最近の研究では、ヒストンリジンのアセチル化/脱アセチル化などのエピジェネティックメカニズムが、虚血誘発性の神経損傷と死亡に関与していることが示されています。しかし、もう一つの一般的なエピジェネティックメカニズムであるリジンのメチル化/脱メチル化の脳虚血における役割は、まだ包括的に調査されていません。特に、性別が脳卒中後の結果に与える影響により、研究において性別因子を考慮することが必要不可欠となっています。本研究は、最近開発された内頸動脈閉塞（ICAO）マウスモデルを用いて、これらの分子メカニズムを解明することを目的としています。
出典この論文は、Mydhili Radhakrishnan、Vincy Vijay、B. Supraja Acharya、Papia Basuthakur、Shashikant Patel、Kalyani Soren、Arvind Kumar、Sumana Chakravartyらによって執筆され、著者らはインド化学技術研究所（IICT）および細胞分子生物学センター（CCMB）に所属しています。この論文は2023年12月に受理され、2024年のNeuromolecular Medicine誌に掲載されました。
研究プロセス実験デザイン研究では、7ヶ月齢の雄性および雌性CD1マウスを使用し、それぞれ実験群と偽手術群に分けました。実験群は内頸動脈閉塞（ICAO）によって虚血を誘発し、偽手術群はこの操作を行いませんでした。具体的な実験手順は以下の通りです：
内頸動脈閉塞術：
マウスを麻酔後、左内頸動脈を90分間閉塞し、その後再灌流しました。
血流灌流イメージング：
レーザードップラーイメージング技術を用いて、閉塞前、閉塞後、再灌流後の血流灌流率を測定しました。
行動テスト：
神経機能欠損スコア（NDS）、握力測定、ロータロッドテスト、オープンフィールドテストを含み、各時点での行動機能の回復を評価しました。
組織採取と固定：
異なる時点でマウスを人道的に安楽死させ、脳組織を採取し、定量PCR（qPCR）、ウェスタンブロット（Western Blot）、クロマチン免疫沈降（ChIPqPCR）などの分子生物学的研究を行いました。
ミトコンドリア酵素活性測定：
2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロリド（TTC）染色法を用いて、虚血領域のミトコンドリア酵素活性を評価しました。
組織学的染色：
ヘマトキシリン・エオジン（H&E）染色を行い、細胞損傷を観察しました。
データ分析データは二元配置分散分析を用いて統計的有意性を分析し、P<0.05を統計学的に有意とみなしました。
主な発見血流灌流：閉塞により左総頸動脈（ROI 1）および内頸動脈（ROI 2）の血流灌流率が有意に低下しましたが、再灌流後に回復しました。
行動テスト：雌性マウスは各時点で雄性マウスよりも神経機能の回復が早く、特に1日後の神経機能欠損スコアが有意に減少しました。握力測定では、雌性マウスは3日後に回復し、雄性は5日後に回復しました。ロータロッドテストの結果、雌性マウスは7日後に完全に回復しましたが、雄性は完全には回復しませんでした。
ミトコンドリア酵素活性：虚血誘発性の損傷は両性のマウスの線条体で有意でしたが、海馬領域での顕著なミトコンドリア機能障害は雌性マウスでのみ観察されました。
H&E染色：線条体組織で大規模な空胞化が観察され、著しい組織損傷を示しました。
炎症因子の発現：1日後、雄性マウスではHIF-1α、TNF-α、IL-1β、NLRP3が有意に上昇しましたが、雌性マウスではこれらの因子が6時間後に有意に上昇し、その後徐々にベースラインレベルに戻りました。
エピジェネティック制御機構：1日後、雄性マウスの線条体でH3K9me2部位が有意に減少し、雌性マウスでは6時間後にH3K9me2が有意に減少し、KDM4B/JMJD2Bが上昇しました。
結論本研究は、ICAOモデルを通じて、H3K9me2が性別特異的な神経炎症反応において重要な役割を果たすことを初めて明らかにしました。研究は、雌性マウスが雄性マウスよりも早く回復することを示し、これは早期の炎症反応に起因する可能性があります。エピジェネティック修飾の性別特異性は、虚血性脳損傷と回復過程において重要な役割を果たし、特にH3K9me2が新しい治療標的となる可能性があり、性別が重要な変数であることが示されました。
研究のハイライト内頸動脈閉塞（ICAO）モデルに関する詳細な研究により、性別特異的な神経炎症と回復メカニズムが明らかになりました。
H3K9me2を脳卒中誘発性の神経損傷と回復の潜在的な新しい治療標的として提案しました。
この研究は、将来の脳卒中治療に性別因子を組み込むための理論的基礎を提供しました。
影響と意義本研究は、虚血性脳卒中における性差の重要性を明らかにし、将来の疾患治療研究に新しい視点と治療標的を提供し、重要な科学的および応用的価値を持っています。脳卒中後の分子および細胞メカニズムにおける性差をより深く理解することで、性別特異的な治療法をさらに開発し、脳卒中患者の予後を改善することができます。