概要
大豆に含まれる成分による脳神経系の疾患の予防・治療の可能性

大豆成分による神経変性疾患の予防効果

山梨大学大学院医学工学総合研究部
環境遺伝医学講座
長井 薫

1.

神経変性疾患について

2.

リン脂質による神経保護効果について

3.

糖タンパク質糖鎖由来オリゴ糖による神経保護効果について

4.

マメ科由来レクチンによる神経再生促進の可能性について

神経変性疾患とは

１. 神経変性疾患について

神経変性疾患とは、脳内の神経細胞が何らかの理由により脱落することで認知症や運動失調などの症状を呈する疾患のこと。アルツハ
イマー病やパーキンソン病、クロイツフェルト‐ヤコブ病などが含まれる。

1

脳の細胞

神経変性疾患における主な神経細胞死誘導機構

神経細胞：情報伝達細胞(軸索を伸ばし次の神経細胞に投射)
アストロサイト：神経細胞の支持、保護、栄養供給を担う
オリゴデンドロサイト：中枢神経系における髄鞘(ミエリン)の形成

主な神経変性疾患におけるアミロイド化タンパク質

アルツハイマー病

アミロイド‐

パーキンソン病

‐シヌクレイン

クロイツフェルトヤコブ病

プリオンタンパク質

ハンチントン病

ハンチンチン

神経変性疾患(アルツハイマー病)の進行

潜伏期間が長く、発症時には神経回路の破綻が進行しているため、治療はほぼ不可能である。

2大豆リン脂質の効果に関するこれまでの報告

2. リン脂質による神経保護効果について

大豆レシチンから合成されたホスファチジルセリンに、加齢による認知機能の低下を改善する作用がある。
(J. Nutr., 2001, Food Style, 2002)

しかし、作用機序等は明らかにされていない。

小胞体ストレスからの神経細胞保護効果の観点から検討を行った。

用いたリン脂質の構造

Phospholipids used in this study
acyll groups

RL

L: linolic acid (18:2)
O: oleic acid (18:1)
P: palmitic acid (16:0)

phosphoester groups

R1

大豆脂質の脂肪酸組成

パルミチン酸10 12％
10～12％

ステアリン酸

2～5％

オレイン酸

20～25％

リノール酸

50～57％

リノレン酸

5～9％

E: ethanolamine
S: serine
C: choline3DLPEによる小胞体ストレス誘導細胞死抑制効果

方法

160

phospholipids

Structure‐function analysis ofphospholipids
Incudation

Analysis of the protective
mechanisms

Relative cell viabilityy(% of control)140

ER stress inducer
Tunicamycin（TM）
Thapsigargin（TG）

120
100**

80

*60

DLPE
**
**

40

Tunicamycin
g/ml
0.5 g/200DLPE (M)

Thapsigargin
10nM

Neuroblastoma(Neuro2a) cells‐TMTG
Living cells: Green
Dead cells: Red*p<0.05, **p<0.01‐DLPE+

100 mDLPSによる小胞体ストレス誘導細胞死抑制効果

DLPCによる小胞体ストレス誘導細胞死抑制効果

160160140120**DLPS

10080Control

60****

40****

20DLPS(g/ml)Relative cell viabilitty(% of control)

140
Relative cell viabilityy(% of control)

Control0

Tunicamycin
g/ml
0.5 g/TMTG*p<0.05, **p<0.01

**

**

100

**

DLPC

80

Control60
40

Tunicamycin
0.5 g/ml

200
DLPC (M)

Thapsigargin
10nM‐

120‐

DLPS+‐

TMTG*p<0.05, **p<0.01

Thapsigargin
10nM‐

DLPC+

4

DOPEによる小胞体ストレス誘導細胞死抑制効果

リン酸エステル部分の構造と保護活性との関連
cytoprotective activity+

ethanolamine‐CH2‐CH‐COO‐

serine

140+

NH3+
CH3
‐CH2‐CH2‐N+‐CH3CH3choline

160
Relative cell viability(% of control)‐CH2‐CH2‐NH3+‐120DOPE

100**

80**
Control

6040

Tunicamycin
0 5 g/ml
0.5g/ml

200
DOPE (M)

Thapsigargin10nM‐TMTG*p<0.05, **p<0.01

DPPEによる小胞体ストレス誘導細胞死抑制効果

‐DOPE

+

脂肪酸部分の構造と保護活性との関連
linolic acid (18:2): cytoprotective activity ++

160=

O120

**

‐CC
**

100**

oleic acid (18:1): cytoprotective activity +DPPE

O=

Relative cell viability(% of control)

140

80

‐CControl

60

*40**

*

palmitic acid (16:0): cytotoxicTunicamycin
0.5 g/ml

O‐C=200DPPE (M)

Thapsigargin
10nM
‐

TMTG

*p<0.05, **p<0.01‐

DPPE+5DLPEによるアポトーシス抑制効果

DLPEの構造(保護活性が最も高い)①ゲノムDNA分解抑制作用

抗一本鎖DNA抗体染色によりアポトーシスに伴う核DNAの分解を検出→DLPEの添加により核DNAの分解が抑制された。

小胞体ストレス誘導神経細胞死に関わるシグナル

DLPEによるアポトーシス抑制効果①カスパーゼ3活性化抑制作用

Rellative activity (% of controol)

250

**

200**

150
100500DLPE(100M)

‐+
C‐
TM+‐+
TG

**p<0.01

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DLPEによる小胞体ストレスシグナルに対する作用

Grp78：小胞体シャペロンタンパク質の一種
Chop：小胞体ストレスに伴い発現上昇する転写調節タンパク質

DLPEによるオートファゴソーム形成に対する作用

オートファジーの形成機構

LC3タンパク質がDLPEを含むホスファチジルエタノールアミン(PE)と結合し、オートファゴソーム膜を形成する。
PEとの結合過程でLC3は部分分解を受ける。

2. まとめ• リン脂質の中でホスファチジルエタノールアミンやセリンには小胞体ストレスからの細胞保護効果が見られたが、コリンには認められなかった。
• リン脂質の脂肪酸組成に関しては、リノール酸が最も高い保護効果を示した。
• 保護機構としては、オートファジーによる異常タンパク質の分解が関与することが示唆された。
関与することが示唆された

DLPEにはオートファゴソーム形成を早める作用が観察された。

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小胞体内糖鎖付加・生合成経路
DMJ：デオキシマンノジリマイシン

3.糖タンパク質糖鎖由来オリゴ糖による神経保護効果について

小胞体内でのタンパク質のフォールディングに糖鎖が重要であると言う報告が多数あり小胞体内の糖鎖濃度を増加させることで小胞体ストレスが抑制されるか小胞体内と類似の高マンノース型糖鎖によりアミロイド化が抑制出来るか

大豆中N‐結合型糖タンパク質糖鎖の組成
動物由来複合型糖鎖

DMJ処理による細胞内高マンノース型糖鎖濃度への影響

ほとんどが高マンノース型糖鎖

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DMJ前処理による小胞体ストレス誘導
神経系細胞死に対する効果(MTT法)DMJ前処理による小胞体ストレス誘導
神経系細胞死に対する効果(生死細胞染色)

緑：生細胞
赤：死細胞

DMJ前処理による小胞体ストレスシグナルに対する効果

糖鎖によるアミロイド化抑制効果の実験方法
アルツハイマー病の原因アミロイド‐のアミロイド化に対する高マンノース型糖鎖の抑制作用をチオフラビンT蛍光法により解析を行った。

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高マンノース型糖鎖によるアミロイド形成抑制効果

3. まとめ• DMJ前処理により細胞内の高マンノース型糖鎖の濃度を上昇させることが出来ることを見出した。
• DMJ前処理により小胞体ストレス誘導神経系細胞死が抑制されることが分かった。
• DMJ処理により小胞体ストレスシグナルの内、細胞死に関わるChopの発現上昇やJNKのリン酸化を抑制出来ることを見出した。
• 高マンノース型糖鎖によりアミロイド‐のアミロイド化を抑制出来ることが分かった。

アストロサイト活性化による神経回路再生阻害4.マメ科由来レクチンによる神経再生促進の可能性について

マメ科由来レクチンの一種コンカナバリンA(ConA)によりこのアストロサイトの活性化を抑制出来るか？

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ConAによる初代培養アストロサイトに対する細胞死誘導効果

ConAによる初代培養アストロサイトに対するアポトーシス誘導効果

ConA誘導アストロサイト細胞死の細胞密度依存性

ConAによる活性化アストロサイトの先導突起に対する影響

Scratch‐wound後のアストロサイト細胞移動時に見られる先導突起がConA処理により消失する。

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4. まとめ• ConAにより増殖・移動状態にあるアストロサイト優先的に細胞死を誘導出来ることを見出した。
• ConA処理により障害部位へのアストロサイトの浸潤を抑制出来ることが示唆された。

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