スフィンゴシン-1-リン酸代謝の細胞・分子変化に着目したNPC1病における脳特異的な治療効果の解明

Identification of Brain-Specific Treatment Effects in NPC1 Disease by Focusing on Cellular and Molecular Changes of Sphingosine-1-Phosphate Metabolism.

• Anne Gläser
• Franziska Hammerl
• Markus H Gräler
• Sina M Coldewey
• Christin Völkner
• Moritz J Frech
• Fan Yang
• Jiankai Luo
• Eric Tönnies
• Oliver von Bohlen Und Halbach
• Nicola Brandt
• Diana Heimes
• Anna-Maria Neßlauer
• Georg Christoph Korenke
• Marta Owczarek-Lipska
• John Neidhardt
• Arndt Rolfs
• Andreas Wree
• Martin Witt
• Anja Ursula Bräuer

抄録

ニーマンピック型C1（NPC1）は、常染色体劣性遺伝するリソソーム蓄積障害です。遺伝子の変異により、NPC1タンパク質の誤作動が起こり、未エステル化コレステロールやグリコスフィンゴ脂質が蓄積されます。肝脾腫などの内臓症状のほかに、運動失調などの重篤な神経症状が現れることが知られています。ここでは、マウスの脳の異なる部位におけるスフィンゴシン-1-リン酸（S1P）／S1P受容体（S1PR）軸の解析を行い、2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン（HPβCD）とイミノシュガーのミグラスタットを併用した治療の特異的な効果を評価した。高速薄層クロマトグラフィー(HPTLC)、質量分析、定量的リアルタイムPCR(qRT-PCR)及びウエスタンブロット分析を用いて、NPC1マウスモデル及びヒト皮膚線維芽細胞における脂質代謝を調べた。脂質解析の結果、マウスの脳の全領域でS1P代謝が障害されており、/S1PR3と/S1PR5の発現に明瞭な変化が見られた。マウスの脳は弱い治療効果しか認められなかった。しかし、マウスでは治療の副作用が観察された。S1P/S1PR軸はNPC1の病態に関与していると考えられ、マウスの脳では弱い治療効果しか認められなかったが、ヒト線維芽細胞、人工多能性幹細胞（iPSCs）由来の神経前駆細胞、神経分化細胞では発現が影響を受けているようである。しかし、治療に伴う副作用があることから、今後の治療戦略の検討が不可欠である。

Niemann-Pick type C1 (NPC1) is a lysosomal storage disorder, inherited as an autosomal-recessive trait. Mutations in the gene result in malfunction of the NPC1 protein, leading to an accumulation of unesterified cholesterol and glycosphingolipids. Beside visceral symptoms like hepatosplenomegaly, severe neurological symptoms such as ataxia occur. Here, we analyzed the sphingosine-1-phosphate (S1P)/S1P receptor (S1PR) axis in different brain regions of mice and evaluated specific effects of treatment with 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) together with the iminosugar miglustat. Using high-performance thin-layer chromatography (HPTLC), mass spectrometry, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) and western blot analyses, we studied lipid metabolism in an NPC1 mouse model and human skin fibroblasts. Lipid analyses showed disrupted S1P metabolism in mice in all brain regions, together with distinct changes in /S1PR3 and /S1PR5 expression. Brains of mice showed only weak treatment effects. However, side effects of the treatment were observed in mice. The S1P/S1PR axis seems to be involved in NPC1 pathology, showing only weak treatment effects in mouse brain. expression appears to be affected in human fibroblasts, induced pluripotent stem cells (iPSCs)-derived neural progenitor and neuronal differentiated cells. Nevertheless, treatment-induced side effects make examination of further treatment strategies indispensable.