神経幹細胞の増殖分化に対する高度不飽和脂肪酸の効果

大隅典

東北大学大学院医学系研究科緒言子教授(Maekawa et al. 2009）。以上のような背景をふまえ、本神経新生は現在、世界中の研究者から注目が集まっ研究ではとくに脳に豊富な脂肪酸に着目することにより、ており、その分子機構としては、転写制御因子や分泌因神経幹細胞に対する影響を詳細に検討した。

子を中心に解析が為されてきたが、栄養的な観点からの実験方法研究はほとんど行われていない。必須脂肪酸である n-3系、n-6 系の高度不飽和脂肪酸（PUFA）は特に脳に多胎生 16.5 日目のラット胚の脳を切り出し、マイクロく存在しており、その機能に深く関わっているといわれ剪刀を用いて大脳皮質原基を取り出し、ピペッティングている。大部分の神経細胞は胎生期に作られるが、海馬により細胞を解離させた。この細胞を塩基性線維芽細

歯状回および側脳室下帯には神経幹細胞が生後において胞増殖因子 (bFGF）、上皮増殖因子（EGF）を添加したも存在しており、神経細胞の産生、すなわち神経新生が無血清培地で培養し、一次ニューロスフェアを形成させ起こり続ける。近年、生後の神経新生の低下がうつ病やた。以下の実験においては、この一次ニューロスフェア統合失調症等に関係する可能性が指摘されている。また、と、継代を 2 回繰り返した三次ニューロスフェアを用い、PUFA の一種であるドコサヘキサエン酸（DHA）が海それぞれを、神経細胞の産生が多い neurogenic な神経馬歯状回での神経新生に関与しているという報告がなさ

幹細胞、グリア細胞の産生が多い gliogenic な神経幹細れた (Kawakita et al. 2006）。我々はこれまで、脳の発胞とみなして実験を行った。

生・発達に重要な転写因子 Pax6 の機能についての研究

ARA および DHA が神経幹細胞の増殖能に与える影響を行ってきたが、その過程において Pax6 が胎生期およを評価するため、一次もしくは三次ニューロスフェアをび生後海馬での神経幹細胞の増殖と分化を制御すること再び解離させ、2.0 103 cells/well となるように 96 穴プを見出した (Maekawa et al. 2005; Osumi et al. 2008）。

レートに播いた。ここで種々の濃度の ARA または DHA

また、Pax6 はラット終脳において、脂肪酸結合タンパを添加し、7 日間培養し、1 ウェルあたりの直径 50mm

ク質 Fabp7 の発現を制御し、胎生期の神経幹細胞を未以上の二次または四次ニューロスフェア数を定量した。

分化状態に維持している (Arai et al. 2005）ことから、脂また、ARA および DHA が神経幹細胞の分化能に与肪酸結合タンパク質（Fabp）の機能に着目した。すでにえる影響を評価するため、一次または三次ニューロス

我々は Fabp7 が海馬の神経新生に重要であることを報

フェアを再び解離させ、5.3 104 cells/cm2 となるよう告し (Watanabe et al. 2007）、また、Fabp7 が統合失調にポリ -L- オルニチンおよびラミニンでコートしたチャ症の発症リスクに関わることも明らかにした (Watanabe

ンバースライドに播き、bFGF および EGF は添加せet al. 2007）。一方、野生型ラットおよび神経新生が低下ず、分化を誘導した。ここで種々の濃度の ARA またはしている rSey /   ラットに、生後まもなくから母獣を介しDHA を 添 加 し、4 日 間 培 養 し、 抗β3-tubulin 抗 体 おてアラキドン酸（ARA）を投与し、海馬の神経新生を解よび抗 GFAP 抗体を用いて免疫染色を行い、それぞれ析したところ、どちらの系統においても細胞増殖が亢進ニューロンおよびアストロサイトの割合を定量した。

2することが確認された。さらに、富山大学の井ノ口研究室との共同研究によって、ARA 投与の rSey / ラットで2はプレパルス抑制（統合失調症、自閉症等精神疾患の生物学的指標の一つ）の低下が改善されることがわかった
1大結隅典果子

亢進できることが示唆された。

1. 一次ニューロスフェアの増殖に対するARAおよび

3. 一次ニューロスフェアの分化に対するARAおよびDHAの効果
10 および 10­7­6M の ARA 添加によって、二次ニューロスフェアの数が有意に増加し、10DHAの効果

M の ARA 添加に

10­9 〜 10­5 M の ARA 添 加 に よ っ て、 β 3-tubulin

よって、二次ニューロスフェアの数が有意に減少した（図陽性細胞および GFAP 陽性細胞の割合に有意な差は認1）。また、10められなかった。また、同様に 10­9 〜 10­5 M の DHA­4­7M の DHA 添加によって、二次ニューロスフェアの数が有意に増加し、10 および 10­6­5Mの添加によってもβ 3-tubulin 陽性細胞および GFAP 陽DHA 添加によって、二次ニューロスフェアの数が有意性細胞の割合に有意な差は認められなかった。このことに減少することが分かった（図 1）。このことから、ARAから、ARA および DHA は neuorgenic な神経幹細胞のおよび DHA は neuorgenic な神経幹細胞の増殖能を亢分化には効果を示さないことが示唆された。

進することができる一方、高濃度では毒性を示すことが4. 三次ニューロスフェアの分化に対するARAおよび示唆された。

DHAの効果2. 三次ニューロスフェアの増殖に対するARAおよび

10­5 M の ARA 添加によって、GFAP 陽性細胞の割合が有意に増加した。一方、10­9 〜 10­5 M の ARA 添加にDHAの効果

よっては、β3-tubulin 陽性細胞の割合に有意な差は認め

10­6 〜 10­4 M の ARA 添加によって、四次ニューロスフェMのられなかった（図 3）。また、10­7 M の DHA 添加によっ

DHA 添加によって、四次ニューロスフェアの数が有意に増て、β 3-tubulin 陽性細胞の割合が有意に増加した。一方、

加し、
10 および 10 M の DHA 添加によって、四次ニュー10­9 〜 10­5 M の DHA 添加によっては、GFAP 陽性細ロスフェアの数が有意に減少することが分かった（図 2）。

胞の割合に有意な差は認められなかった（図 4）。このこ

このことから、DHA は gliogenic な神経幹細胞の増殖能もとから、ARA は gliogenic な神経幹細胞のアストロサイアの数が有意に減少した（図 2）。また、10­10­6〜 10­8­530＊

20

Number of spheres/2,000 cells

Number of spheres/2,000 cells

30＊＊10＊＊＊0veh. 10‒1010‒910‒810‒7ARA10‒610‒5＊20010‒4＊10＊＊＊veh.

10‒1010‒910‒8DHA

10‒710‒610‒5図 1 一次ニューロスフェアの増殖に対する ARA および DHA の効果
20

Number of spheres/2,000 cells

Number of spheres/2,000 cells

2015＊105＊＊＊0veh. 10‒10 10‒910‒810‒7 10‒6ARA10‒5＊＊＊0＊＊＊1510＊＊5＊＊＊010‒4＊0veh.

10‒1010‒910‒8DHA

図 2 三次ニューロスフェアの増殖に対する ARA および DHA の効果

210‒710‒610‒510GFAP+ cells/total (%)β3-tubulin+ cells/total (%)

神経幹細胞の増殖分化に対する高度不飽和脂肪酸の効果

50vehicle

10‒910‒7ARA10‒560＊＊＊40200vehicle

10‒910‒7ARA10‒510GFAP+ cells/total (%)β3-tubulin+ cells/total (%)

図 3 三次ニューロスフェアの分化に対する ARA の効果＊50deadvehicle

10‒910‒7DHA10‒520151050deadvehicle

10‒9DHA10‒710‒5

図 4 三次ニューロスフェアの分化に対する DHA の効果

要ト分化を亢進し、
DHA は gliogenic な神経幹細胞のニュー約
ラット胎児由来神経幹細胞のニューロスフェア培養系

ロン分化を亢進することが示唆された。

を用いたアッセイにより、ARA および DHA が神経幹考察細胞の増殖と分化に対して、それぞれ異なる効果があることがわかった。

ラット胎児由来神経幹細胞のニューロスフェア培養系を用いた本研究により、脳に多量に含まれる ARA およ

謝び DHA が神経幹細胞の増殖および分化において重要な辞働きをすることが示された。井ノ口らによる、神経新生本研究を遂行するにあたり、文部科学省科学研究費おの低下とマウス PTSD モデル（Kitamura et al., 2009）

よび公益財団法人三島海雲記念財団のご支援を頂きましや、Hibbeln らの n-3 系脂肪酸のうつや自殺に対する効たことを感謝申し上げます。

果（Hibbeln, 2009）等、他の研究結果も合わせると、参考文献・引用文献

神経新生の低下に起因する可能性が指摘される精神症状（うつ、統合失調症、PTSD 等）に関して、ARA や１）Arai, Y., et al.: J Neurosci. 25, 9752-9761, 2005.
２）Maekawa, M., et al.: Genes Cells. 10, 1001-1014, 2005.
３）Kawakita, E., et al.: Neuroscience. 139, 991-997, 2006.
４）Watanabe, A., et al.: PLoS Biol. 5, e297, 2007.
５）Osumi, N., et al.: Stem Cells. 26, 1663-1672, 2008.
６）Maekawa, M., et al.: PLoS ONE. 4, e5085, 2009.
７）Hibbeln, J.R.: World Rev Nutr Diet. 99, 17-30, 2009.
８）Kitamura, T., et al.: Cell. 139, 814-827, 2009.
９）Sakayori, N., et al.: Genes Cells. 16, 778-790, 2011.

DHA などの栄養素を用いてその予防や改善を行い、健やかな脳の発達や維持に貢献しうる可能性がさらに強く示唆された。今後、例えばヒト iPS 細胞から、あるいは直接に誘導した神経幹細胞を用いることにより、脂肪酸が神経新生に与える効果のメカニズムを詳細に明らかにしていくことが必要である。

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