基本情報

所属
杏林大学 保健学部 教授
学位
医学博士(京都大学)

J-GLOBAL ID
200901082507471328
researchmap会員ID
5000001344

外部リンク

 私は京都大学にて実験病理学と人体病理学を、米国NIHにて神経化学を、コロンビア大学レジデント病理医として人体神経病理学をそれぞれ学びました。京都大学では老化促進モデルマウス(SAM)の家系の中から、脳の老化を研究するのに適したSAMP10系を新しい近交系として樹立しました。愛知県医療療育総合センター(心身障害者コロニー)では重症心身障害児・者の外科病理診断学および病理解剖を行いました。その中で、早産児が全身性炎症を発症すると、脳に傷害を起こしやすく、生後発達の過程で神経後遺症を伴う場合が多いという臨床的な問題を知りました。とりわけ、妊娠後半に子宮内で発症する脳室周囲白質軟化症の病態が示す成体との違いに衝撃を受け、全身性炎症が早産児の脳に伝わる経路を明らかにしたいと考えました。一方で、SAMP10マウスで神経変性が進行中の脳はサイトカインを産生し、骨髄由来の単球系細胞を多く脳内にリクルートすることを発見しました。このことから、脳と免疫系の細胞間相互作用に興味をもつようになりました。

 杏林大学では成体でも新生仔でも、脳と免疫系が相互作用する場として髄膜・脈絡叢・血管周囲腔の重要性を発見しました。まず、成体で全身性炎症反応が起こると髄膜および脈絡叢が最初期に炎症を脳実質へと伝え、脳実質ではアストロサイトとミクログリアが細胞間相互作用を行って脳を防御することを証明しました。次に、早産児が全身性炎症から脳を防御する細胞メカニズムを解明したいと考え、30週令の早産児の脳に発達段階が一致する生後7日齢のマウス新生仔を用い、腹腔内に単回LPS(内毒素)を投与して全身性炎症を誘導しました。主たる研究目的は、(1)脳実質へと移動してミクログリアに分化することが個体発生上で定められている髄膜マクロファージは全身性炎症に応答できるのか? (2)もし出来るのであれば、髄膜マクロファージのパートナーとなって共に免疫応答を進める細胞はどれなのか? (3)どの細胞でどんなサイトカインあるいは遺伝子が高く発現されて、全身性炎症から未熟脳を防御することができるのか? という質問に答えることでした。LPS投与の4時間後から72時間後にかけて、組織・細胞の形態変化、サイトカインの濃度変化、細胞内遺伝子発現の網羅的変化、遺伝子発現が上昇する細胞の同定を行いました。全身性炎症に対して最初に応答する細胞は髄膜マクロファージであり、それを受容する細胞は、本態が線維芽細胞であると最近解明された髄膜細胞・脳血管周囲細胞であることを証明しました。次いで、脳実質内でサイトカインを産生する細胞は刺激を受けた血管周囲線維芽細胞であること、サイトカイン変化に反応してマクロファージ/ミクログリアが肥大することが分かりました。その肥大細胞の網羅的遺伝子発現解析により、トランスクリプト発現が強烈に上昇する遺伝子があって、免疫応答の準備を進める、炎症を促進するか抑制するかの方向性を決める、体内に進入する細菌に鉄分子を渡さない抗菌作用を持つという特質を有する生体分子でした。されに、それらの遺伝子は、髄膜・脈絡叢・血管周囲に存在するマクロファージおよび線維芽細胞がLPS投与4時間後にトランスクリプトを発現することが分かりました。しかも、炎症応答中のマクロファージは、脳の個体発生に必要なミクログリアへの分化を継続して行っていたことを証明しました。その結果、生後7日齢のマウスは母親のもとで一見健常な発育を遂げました。

 次の研究では、生後7日齢で全身性炎症に応答したマウスは、成体に至っても脳損傷を防御する能力を保持しているかどうかを明らかにします。我々は未熟脳に特徴的な免疫応答の仕組みを初めて明らかにできたことから、次には、早産児が全身性炎症を受けて生後発達の過程で神経学的後遺症を発症する際の初期像を明らかにできると考えています。


経歴

  16

論文

  116

MISC

  23

書籍等出版物

  21

共同研究・競争的資金等の研究課題

  18

その他

  3
  • 2019年10月 - 現在
    Preterm birth is a serious public health problem worldwide. High survival rate is accompanied by relatively high incidence of long-term neurological disability. The neuropathological substrate of this disability in preterm infants consists of injuries of the cerebral white matter and gray matter. Bacterial infection is a key trigger of inflammatory pathways that damage the preterm brain, even without direct bacterial brain invasion. We recently revealed the mechanisms underlying the involvement of intracranial tissues and cells in early immune responses to acute systemic inflammation in postnatal mice. Lipopolysaccharide (LPS) was administered with a single intraperitoneal injection into postnatal day (P) 7 mice. Four hours later, the leptomeningeal macrophages initiated an intracranial reaction by producing IL-1β, which set the stage for the arachnoid, pial, and perivascular fibroblasts to act. These brain fibroblasts produced CCL2, which increased the number of brain parenchymal macrophages/microglia and led to their hypertrophy. The macrophages/microglia isolated from the brains of mice with systemic inflammation showed marked transcript expression of genes including Saa3, Irg1, Lcn2, and Cxcl9. The expression level of Saa3 reached its peak 4 and 12 hours after LPS administration. Saa3 expression was upregulated in the macrophages in the leptomeninges, choroid plexus stroma, perivascular space, and cerebellar medulla, as well as in the fibroblasts of the leptomeninges, choroid plexus stroma, and perivascular space. The leptomeningeal macrophages expressing Saa3 continued their developmental migration from the leptomeninges to the brain parenchyma. The blood-brain barrier of pups remained intact up to 72 hours after LPS administration at P7. The expression levels of Irg1, Lcn2, and Cxcl9 peaked 4 and 12 hours after LPS administration. The cells that prominently expressed Irg1, Lcn2, and Cxcl9 were the leptomeningeal macrophages, perivascular fibroblasts and choroid plexus epithelial cells, and leptomeningeal fibroblasts, respectively. The early enhancement of Saa3 expression played a key role in priming inflammation initiated by macrophages and fibroblasts. Early enhancement of Irg1 expression was crucial for determining the direction of the inflammatory response. The increase of Lcn2 was vital, sequestering the iron siderophore to limit bacterial growth. It was interesting to observe how the early immune responses to systemic inflammation in the postnatal mouse brain were initiated by migrating macrophages and leptomeningeal fibroblasts, leading to immediate gene upregulation to protect immature brain tissue. DOI https://doi.org/10.1186/s12974-025-03559-4
  • 2017年 - 2024年
    My goal is to understand how various cells of the choroid plexus exert immune-like reactions in response to systemic inflammation to change brain microenvironment via brain-immune cell-cell interaction.
  • 1989年 - 2016年
    The Senescence-Accelerated Mouse (SAM) represents a group of inbred mouse strains developed as a model for the study of human aging and age-related diseases. Senescence-prone (SAMP) strains exhibit an early onset of age-related decline in the peripheral immunity such as thymic involution, loss of CD4+ T cells, impaired helper T cell function, decreased antibody-forming capacity, dysfunction of antigen-presenting cells, decreased natural killer activity, increased auto-antibodies, and susceptibility to virus infection. Senescence-prone SAMP10 mice undergo age-related changes in the brain such as brain atrophy, shrinkage and loss of cortical neurons, retraction of cortical neuronal dendrites, loss of dendritic spines, loss of synapses, impaired learning and memory, depressive behavior, accumulation of neuronal DNA damage, neuronal ubiquitinated inclusions, reduced hippocampal cholinergic receptors, decreased neurotrophic factors, decreased hippocampal zinc and zinc transporters, increased sphyngomyelinase, and elevated oxidative-nitrative stress. Recent data indicating increased pro-inflammatory cytokines in the brain of SAMP10 mice are directing investigators toward an integration of immune and neural abnormalities to enhance understanding of the principles of brain aging. SAMP10 model would be useful to study how age-related disturbances in peripheral immunity have an impact on dysregulation of brain tissue homeostasis, resulting in age-related neurodegeneration.