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一過性中大脳動脈閉塞モデルにおけるストレス誘導性tRNA切断およびtiRNA発現に関する研究

佐藤 加奈子 東北大学

2021.03.25

概要

【背景】脳卒中は死亡あるいは永続的で重篤な後遺症を呈することも多く、死亡および要介護の原因疾病の上位を占める。脳卒中の半数以上を占める脳梗塞においては、脳虚血そのものによる一次的脳損傷に加え、再開通療法や自然再開通による血流再開を得られた場合であっても、虚血再灌流障害による二次的脳損傷が転帰の悪化をきたす。虚血再灌流障害は脳浮腫や出血性梗塞など重篤な二次的脳損傷の原因となり、脳梗塞後の転帰を悪化させる。そのため、虚血再灌流障害の軽減が脳梗塞後の転帰改善に重要であり、虚血再灌流障害の早期診断や治療法、治療反応性のバイオマーカーの開発が望まれる。そこで、今回私は stress-induced angiogenin-cleavage mediated tRNA halves (tiRNA）に注目した。細胞内の tRNA は種々のストレスに応答して、RNA 分解酵素である angiogenin により切断され、tiRNA と呼ばれる RNA フラグメントが形成され、脳虚血再灌流障害後に tiRNA の上昇をきたすことが報告されている。しかしながら、tRNA の切断・修飾や tiRNA 発現のメカニズムの詳細は不明な点が多い。そのため、虚血再灌流障害における tRNA 切断・修飾、あるいは tiRNA 発現のプロファイルおよびメカニズムを明らかにすることを目的とした。また、神経保護作用を有するミノサイクリンによる tRNA の切断・修飾や tiRNA 発現への関与についても検討した。

【方法】ラット一過性中大脳動脈閉塞モデルを作成し脳虚血再灌流障害を誘導した。脳虚血再灌流直後、脳虚血再灌流 1 時間後、6 時間後、24 時間後、72 時間後にサンプリングを行い、SYBR Gold 染色・イムノノーザンブロッティング法により tRNA の切断と tiRNA の発現を、定量的リアルタイム PCR 法により RNA 切断・修飾酵素の発現を評価した。また、神経保護薬ミノサイクリン 3 mg/kg を再灌流直後に静脈注射し、再灌流 24 時間後に、クレシルバイオレット染色により脳梗塞巣の面積を、SYBR Gold 染色・イムノノーザンブロッティング法・定量的リアルタイム PCR 法により tRNA の切断と tiRNA の発現を解析した。

【結果】一過性中大脳動脈閉塞モデルにおいて、脳虚血再灌流 24 時間後に tiRNA 発現が最大値を示した。脳虚血再灌流後の tiRNA 発現の経時的変化は tRNA の種類毎に異なっていた。RNA 修飾酵素と tiRNA 発現の経時的変化に相関関係がみられた。ミノサイクリン投与群では、vehicle 群と比較して脳梗塞巣の縮小を認め、tiRNA 発現の明らかな減少がみられた。しかしながら、脳虚血再灌流 24 時間後の RNA 切断・修飾酵素の発現量は、ミノサイクリン投与群と vehicle 群間で有意差を認めなかった。

【考察】本研究により脳虚血再灌流障害後の tiRNA 発現と RNA 切断・修飾酵素の経時的変化が明らかとなった。また、神経保護薬ミノサイクリンの投与が tiRNA の発現低下をもたらすが、RNA 切断・修飾酵素の発現への影響は認められず、ミノサイクリンによる tiRNA 発現制御メカニズムは不明である。今後、脳虚血再灌流後の tiRNA発現メカニズムの詳細な検討が必要であるが、tiRNA が脳虚血再灌流障害の早期診断や神経保護薬に対する治療反応性のバイオマーカーとして応用可能である可能性が示唆された。

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参考文献

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