網膜にある光受容体である視細胞では, 代謝が盛んでありその破たんは視機能低下をきたしうる。全身の代謝に関わるadiponectinは, その1型受容体が網膜に高発現する上, その遺伝子変異はヒトにおいて日本の失明原因の第3位である網膜色素変性を引き起こすことが知られる。これまでの研究で, adiponectin 1型受容体ノックアウトマウスの視機能を網膜電図で測定すると, 明らかに視機能は低下していたため, 今回はその組織学的解析を行った。するとノックアウトマウスの視細胞死は3週齢から生じていた。そこで2－3週齢を中心にadiponectin 1型受容体下流の細胞内シグナル分子について解析した。活性化したAMPK, Akt, p38もしくはp44/42MAPK, およびSIRT1についてイムノブロット法で解析したところ, 野生型, ヘテロおよびホモノックアウトマウスの網膜において, いずれのシグナルにも明らかな変化がなかった。そこで, 次にミトコンドリアの状態を解析するために, リアルタイムPCRで網膜内のミトコンドリアマーカーの発現を解析した。3週齢において, 野生型に比べノックアウトの網膜では, ミトコンドリアの生合成や代謝を制御する転写コアクチベーターであるPeroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (pgc-1a)の発現が明らかに低下しており, 代謝に伴い産生される酸化ストレスのマーカーであるho-1 mRNAの発現は, 明らかに亢進していた。ミトコンドリアでの効率の良い代謝が行われないために酸化ストレスマーカーが上昇したと考えられた。すなわち, 本マウスでは網膜におけるadiponectin 1型受容体の既知のシグナルには変化がなかったが, 代謝関連分子には影響があり, 視細胞死が引き起こされたと考えられた。さらに分子生物学的解析を続けている。
The receptors of the photon, photoreceptor cells, in the retina are the highly metabolic cells, and the metabolic disorder would impair visual function. Adiponectin is a soluble factor which affects systemic metabolism, and the type 1 receptor is expressed in the retina. The receptor mutation can cause retinitis pigmentosa which is the number 3 blinding cause in Japan. We have previously reported that electroretinogram showed impairment of visual function in the adiponectin type 1 receptor knockout mice. In the current study, we analyzed the histological changes in the retina of the knockout mice. We found that photoreceptor apoptosis started as early as 3 week-old knockout mice. Then we also analyzed the underlying molecular mechanism of the photoreceptor death using 2-3 week-old knockout mice. We measured the intracellular signaling molecules that are known to be in the downstream of adiponectin type 1 receptor; the results of the immunoblot analyses showed that there were no differences in the levels of activated AMPK, Akt, p38 and p44/p42 MAPKs, as well as SIRT1 between the retinal samples from wild-type and knockout mice. We next analyzed mitochondria markers by real-time RT-PCR to find that there was a significant reduction in mRNA expression of pgc1-a ; it is a coactivator and regulates mitochondria biogenesis and metabolism. Moreover, a marker of oxidative stress which is induced by metabolism, ho-1, mRNA was increased, suggesting that upregulation of oxidative stress was induced by an inappropriate metabolism in the retina of knockout mice. In summary, there were no changes in known downstream signaling of adiponectin type 1 receptor, however, there was an influence on the metabolic pathway in the retina of knockout mice. Further study to reveal the underlying mechanism of the photoreceptor death in the knockout mice is now going on.
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