ホスファチジルイノシトール50 (PI 50)の摂取がラットの記憶と学習能力に及ぼす影響

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【原著】. ホスファチジルイノシトール 50 (PI 50) の摂取がラットの記憶と学習能力に及ぼす影響 Effects of Phosphatidylinositol 50 Intake on Memory and Learning Ability in Rats. 申敏哲 1,*，行平崇 2，小牧龍二 3，福永貴之 4，織谷（浅野）桃子 5，長秀吉 5，矢澤一良 6. Min-Chul SHIN1,*, Takashi YUKIHIRA2, Ryuji KOMAKI3, Takayuki FUKUNAGA4, Momoko ASANO-ORITANI5, Hideyoshi CHO5, Kazunaga YAZAWA6. 1 熊本保健科学大学保健科学部リハビリテーション学科 2 帝京大学福岡医療技術学部理学療法学科. 3 リハビリテーションセンター熊本回生会病院 4 くまもと南部広域病院. 5 ユニテックフーズ株式会社研究開発部 6 早稲田大学ナノ・ライフ創新研究機構規範科学総合研究所ヘルスフード科学部門. はじめに. 神経新生 (Neurogenesis) は，細胞増殖，生存，遊走，分化から成り立っている．成長するにつれて神経新生量は減少していくと考えられていたが，海馬や脳室下帯では実際には大人になってからも脳内で新たな神経細胞が生まれる「神経新生」という現象が続くことが確認されている 1-3)．まだ神経新生の明確な役割は解明されていないが，先行研究において確認されている海馬 (hippocampus) での神経新生は，学習や記憶に重要な役割を果たしていることが明らかとなっている 4)．また，海馬のシナプスにみられる神経可塑性の一つである長期増強 (LTP) は，興奮性神経細胞の刺激によって可. 日本補完代替医療学会誌第 17 巻第 2 号 2020 年 12 月：133-143. 【要旨】 Phosphatidylinositol(PI) は細胞内信号伝達物質において重要な機能を持っていることや脳機能改善にも効果があることが示唆されているが，明確なデータが少なく，PI そのものと記憶に関する報告は殆どない．本研究では，50％まで精製された PI 50 の経口投与がラットの記憶や学習能力に及ぼす影響を行動学的及び分子生物学的手法で明らかにすることを目的とした．その結果，記憶・学習能力の評価では，蒸留水投与群に対し PI 50 投与群で記憶力の有意な増強が認められた．ラットの記憶の中心部である海馬における c-Fos 陽性細胞と BrdU 陽性細胞の検討では，PI 50 投与群で有意な c-Fos と BrdU 陽性細胞の増加を示した．また，蒸留水投与群に対し PI 50 投与群で BDNF，PKCα， MAPK の有意な増加が認められた．これらの結果から，PI 50 の摂取は BDNF，PKCα， MAPK の経路を活性化させ，海馬での神経. 受理日：2020 年 11 月 24 日 * 〒 861-5598 熊本県熊本市北区和泉町 325 番地熊本保健科学大学リハビリテーション学科. Tel: 096-275-2111 Fax: 096-245-2175 E-mail: [email protected]. 細胞の活性化や成長因子の分泌を促進する．その結果，神経細胞の新生と増殖を促進させ，記憶や学習能力の増強に影響を与える可能性が示唆された．. 【キーワード】ホスファチジルイノシトール，PI 50，ラット，記憶力，学習能力 , 神経新生. 申敏哲他134. 能となるもので，記憶のメカニズムとの関連で近年注目を集めている．海馬での神経新生の制御因子に関して，飼育環境の違いや運動の有無，DHA 等の摂取が関与することも報告 5-8) されている．つまり，神経細胞の新生は，神経系の活動の程度に依存し増減するといえる．また，Neves ら 4) の海馬や記憶に関する研究では，ラットの海馬神経細胞の新生は記憶に影響を与えることも示唆されている．ホスファチジルイノシトール (Phosphatidylinositol，PI) により phosphatidylinositol bisphosphate (PIP2) から生産されるイノシトールトリスリン酸 (Inositol trisphosphate，IP3) は，ジアシルグリセロール (Diacylglycerol，DG) と共に細胞内のカルシウムストア (Endoplasmic Reticulum，ER) からの Ca2+ 遊離，神経成長因子の BDNF の分泌，細胞の発生・分化，神経の可塑性，記憶・学習などの高次脳機能に密接な関係があることが報告されている 9)．PI は，ヒトをはじめとした真核生物の細胞膜の構成成分であり，リン脂質である．リン脂質は，脳細胞を構成する上で非常に重要な成分であり，脳機能改善効果があると知られているが，脳内の PI およびイノシトールリン脂質の含有量は加齢とともに減少することが報告されている 10, 11）．また PI は，細胞内信号伝達物質において重要な機能を持っていることや脳機能改善にも効果があることが示唆されているものの，明確なデータが少なく，PI そのものと記憶に関する報告は殆どない．近年，PI の純度を 50％まで高めた PI 50 を精製した．本研究では PI 50 経口投与ラットを用いて，PI 50 がラットの記憶と学習能力に及ぼす影響を行動学的手法及び分子生物学的手法で明らかにすることを目的とした．. 材料・方法. 1. 実験動物実験動物には，ホルモンの影響を排除するため， Wistar. 系雄性ラット（体重約 220 ～ 250g）を用いて① 蒸留水投与群 (n=10)，② 30 ㎎ /㎏ PI 50 投与群 (n=10)，③ 100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群 (n=10)，④ 300 ㎎ /㎏ PI 50 投与群 (n=10) の 4 群に分け，PI 50 の経口投与が中枢神経に及ぼす影響を調べた．ラットは市販の飼料（CE-2，日本クレア）および水を自由に摂取させ，動物舎の照明は 12 時間ごとに明暗のコントロールをし，室温 25.0℃，湿度 55±5％の条件下で飼育した．動物の飼育および実験に関しては熊本保健科学大学実験規則を遵守した（動 17 － 006）．. 2. 実験材料 50％まで精製された PI 50 は「ユニテックフーズ（株）」. から提供されたものを使用した．対照群では蒸留水を，PI 投与群では PI 50 を 30 mg/kg，100 mg/kg と 300 mg/kg の量で蒸留水に溶かし，経口投与器を用いて 1 ml ずつ胃に直接投与した．投与期間は，それぞれ 2 ヶ月間とした．. 3. 行動学的評価 3-1. Eight-arm radial maze test. 8 方向放射状迷路試験を用いてラットの空間記憶と作業記憶の変化を評価した．装置順化のため 1 週間の適応期間の後，刺激開始 3 日前より水探索学習に関する事前学習を行った．先行研究では先端部分に餌を設置していたが，本研究では，嗅覚による影響を排除するため水を用いて実施した．水の設置は，8 本のアームのうち 4 本のみに水を 50 µl入れ，残りの 4 つのアームには，水を入れないで開始した．実験に際しては，開始 24 時間前より水分制限を実施した後に，水を探索する行動を観察・分析し，所要時間， Working memory error (WME)，全選択数，Reference memory error (RME)を計測し空間認知機能の指標とした．なお，所要時間に関しては最大で 5 分間とした．. 3-2. Step-down avoidance test 2 ヶ月間の経口投与後，8 方向放射状迷路試験を行った. 後，短期記憶の評価のために step-down 試験を実施した．学習習得では，ラットを 5 cm の高さのプラットホーム上に置く．ステップダウン待ち時間 20 秒後，ラットがプラットホーム上から下段のステンレス鋼棒へ降りて約 5 秒経過した時に，25V の電気刺激を与え，これを受けたラットがプラットホーム上へ逃避した時点で，ボックスから引き抜く．試験では，24 時間後，ラットを再びプラットホーム上に置き，プラットホーム上から下段のステンレス鋼棒へ完全に降りきるまでの時間を latency time として計測した．この場合にはラットが下段のステンレス鋼棒に降りてもステンレス鋼棒には電気刺激を与えない 12)．. 3-3. Y-maze test ラットの作業記憶に対する PI 50 の効果を検討するため. に Y-maze test を実施した 13, 14）．Y-maze test は，同じ大きさの 3 本のアームが 120˚ で連結された装置で行う行動試験である．ラットの Y 迷路内探索において，直前に進入したアームとは異なったアームに入ろうとする習性を利用して空間作業記憶 (spatial working memory) を測定することが出来る．この値を交替行動 (alternation) という 14）．本研究では，アーム内にラットを置き，自由に行動させ， 5 分間の各アームへの総進入数 (Total Arm Entries)，交替行動率 (Spontaneous Alternation，％ ) を群ごとに比較検討した．交替行動率の計算式は以下の通りである．. 4. 免疫組織化学的検査 2 ヶ月後の行動試験と採血の終了後，3 種混合麻酔薬. (0.5 ml/100 g) を腹腔内投与し，深麻酔状態で Phosphate Buffered Saline (PBS) を全身血と交換した後，脳組織を取り出して凍結させる．一部は 4％ Paraformaldehyde (PFA) で固定して脳標本を作成する．PFA 固定した脳標本は，パ. Spontaneous Alterations(%) = 異なるアームへの進入数総アームへの進入数－ 2. ×100. 記憶や学習能力に対する PI 50 の効果 135. ラフィン包埋し，ミクロトームを用い，6 µm の厚さで薄切した海馬組織標本を作成した．これら薄切標本に c-Fos. （Anti c-Fos, サンタクルズ）と BrdU（Anti-BrdU, アブカム）の免疫染色を行った．その後，顕微鏡用デジタルカメラ (BX51, OLYMPUS) により 20 倍の写真を撮影し，Cell Sens Dimension (Ver1.7, OLYMPUS) を用いて 200 µm× 200 µm 内にある陽性細胞の数を計測した 15)．. 5. Western Blot 法凍結したラットの脳は解凍後，T-PER Tissue Protein. Extraction Reagent (Thermo Fisher Scientific) を用いてタンパク質を抽出した．得られたタンパク質抽出液は Anti- brain-derived neurotrophic factor (BDNF, Cosmo Bio)， Anti-cAMP response element binding (CREB，Abcam)， Anti-PI3-kinase p85α (PI3k, GENETEX)，Anti-Protein kinase C alpha (PKCα, GENETEX)，p44/42 MAPK (Erk1/2) (MAPK, Cell Signaling Technology)，Anti- glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH， Abcam) の抗体を用いてタンパク質自動分析装置，WES (Protein simple) により分離し分析を実施した．. 6. 統計処理 Eight-arm radial maze test，Step-down avoidance. test，Y-maze test，c-Fos 陽性細胞，BrdU 陽性細胞， BDNF，CREB，PI3-kinase p85α，PKCα，p44/42 MAPK(Erk1/2)，GAPDH Protein のデータは平均 ± 標準誤差 (S.E.) として示した．各群間の差は一元配置分散分析を行い，事後検定として Scheffe 検定を用いた多重比較を行った．なお有意水準は 5％ (p<0.05) とした．. 結果. 1. PI 50 の摂取が空間学習・作業記憶の変化に及ぼす効果 PI 50 の摂取が食物摂取量，水分摂取量，体重に及ぼ. す影響を検討したが，蒸留水投与群に比べ PI 50 投与群で若干の増減がみられたものの有意差は認められなかった．PI 50 の摂取による空間学習・作業記憶の変化を測定するために，Eight-arm radial maze test を行った．Fig.1 は，radial arms maze test の所要時間 (A) と Working memory error (WME)(B) を示す．所要時間，WME ともに蒸留水投与群に対し，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群，300 ㎎ /㎏ PI 50 投与群共に所要時間が有意に短縮（いずれも p<0.05）し，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群ではエラー数の有意な減少 (p<0.01) がみられた．Fig.2 は，全選択数 (A) と Reference memory error (RME)(B) を示す．全選択数に関しては，蒸留水投与群に比べ，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群， 300 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で有意な全選択数の減少（いずれも p<0.01）がみられたが，RME に関してはエラー数の減少傾向がみられたものの，有意差は認められなかった．. 2. Step-down avoidance test PI 50 の摂取が短期記憶に対する影響を検討するために. Step-down test を行なった．Fig.3 は各群の逃避時間を示す．蒸留水投与群に対し，100 ㎎ /kg PI 50 投与群，300 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で逃避時間の有意な延長 (100 mg/kg PI 50; p<0.01，300 mg/kg PI 50; p<0.05) が認められた．. 3. Y-maze test PI 50 の摂取が空間作業記憶に対する影響を検討するた. めに Y-maze test を行なった．ラットの Y 迷路内探索において，直前に進入したアームとは異なったアームに入. Fig.1 Effect of PI 50 on spatial learning and working memory in rats: Total time (A) and working memory error (WME) (B) in the radial arms maze test. Cont, control; PI, PI 50; n=14; NS, no significant; *, p<0.05; **, p<0.01; Mean±S.E.. 申敏哲他136. Fig.2 Effect of PI 50 on spatial learning and working memory in rats: Full selections (A) and reference memory error (RME) (B) in the radial arms maze test. Cont, control; PI, PI 50; n=14; NS, no significant; **, P<0.01; Mean±S.E.. Fig.3 Effect of PI 50 on step down latency time in the inhibitory avoidance task. Cont, control; PI, PI 50; n=12; NS, no significant; *, P<0.05; **, P<0.01; Mean±S.E.. Fig.4 Effect of PI 50 on spontaneous alternation and total entry in the Y-maze. Cont, control; PI, PI 50; n=8; NS, no significant; *, P<0.05; Mean±S.E.. 記憶や学習能力に対する PI 50 の効果 137. ろうとする習性を利用し，空間作業記憶 (spatial working memory) を測定した．Fig.4A は各群の交代行動率を示す．交代行動率においては，蒸留水投与群に対し，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で有意な交代行動率の低下 (p<0.05) が認められた．総進入回数 (Fig.4B) に関しても，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で有意な総進入回数の増加 (p<0.05) が認められた．. 4. 海馬における c-Fos 陽性細胞数の変化の検討 PI 50 摂取による細胞の活性化を測定するため，記憶. の中枢である海馬において，細胞活性化マーカーである c-Fos 陽性細胞数を計測した．c-Fos は，c-Fos mRNA が. コードするタンパクであり，他の遺伝子を活性化させる転写因子として働くと考えられている．c-Fos が発現した後に，様々なカスケード反応が続き，リン酸化等が起こることで細胞の反応が変化すると考えられている．Fig.5 はラットの海馬部分での c-Fos 陽性細胞数を示す．c-Fos 陽性細胞の数について，蒸留水投与群に対し，100 mg/kg PI 50 投与群で有意な c-Fos の増加 (p<0.01) が認められた．. 5. 海馬での BrdU 陽性細胞の変化検討 Bromodeoxyuridine (BrdU) は増殖細胞の検出や DNA. 合成の程度を知る上で有用である．本研究では，細胞の増. Fig.5 Effect of PI 50 on c-Fos expression in rat hippocampus. Red arrow indicates the c-Fos positive cells. Cont, control; PI, PI 50; n=8 ～ 10; NS, no significant; **, P<0.01; Mean±S.E.. Fig.6 Effect of PI 50 on BrdU positive cell in rat hippocampus. Red arrow indicates the c-Fos positive cells. Cont, control; PI, PI 50; n=8 ～ 10; NS, no significant; **, P<0.01; Mean±S.E.. 申敏哲他138. 殖を確認するために，PI 50 を経口投与 1 時間前に，100 mg/kg BrdU を毎日１回ラットの腹腔 (I.P.Injection) に投与した．Fig.6はラットの海馬でのBrdU陽性細胞数を示す． BrdU 陽性細胞に関しても，c-Fos と同様，蒸留水投与群に対し，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で有意な増加 (p<0.01) が認められた．. 6. 記憶力増強と PI の作用シグナル伝達経路 PI 50 の摂取による記憶力増強とシナプス可塑性との. 関連を検討するために BDNF，PKCα，CREB，MAPK， PI3k タンパク質の発現を検討した．蒸留水投与群に対し， 100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で BDNF(Fig.7A;p<0.01)，PKCα (Fig.7B;p<0.05)，MAPK (Fig.7D;p<0.01) タンパク質の有. Fig.7 Effect of PI 50 on the expression of synaptic plasticity-related protein in rat hippocampus. Cont, control; PI, PI 50; BDNF,Brain-derived neurotrophic factor; PKCα, Protein kinase Cα; CREB, cAMP response element binding; MAPK, p44/42 MAPK (Erk1/2); PI3k, PI3-kinase p85α; n=4 ～ 7; NS, no significant; *, P<0.05; **, P<0.01; Mean±S.E.. 記憶や学習能力に対する PI 50 の効果 139. 意な増加が認められたが，CREB (Fig.7C)，PI3k (Fig.7E) タンパク質に対しては有意な増加が認められなかった．. 考察. 本研究では PI 50 摂取がラットの記憶や学習能力に及ぼす影響について行動学的手法，分子生物学的手法を用いて検討した．その結果，記憶や学習能力の評価である Eight-arm radial maze test，Step-down test，Y-maze test で，蒸留水投与群に対し，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で学習・記憶能力の有意な強化が認められた．田熊らによると，Step- down test では，狭いプラットホーム上に乗せた動物が床に降りたときに電気刺激を与えることにより条件付けを行い，その後に観察されるプラットホームから降りることに対する躊躇行動を記憶の指標にすることが出来ると報告している 11）．田中らは，舌への末梢刺激が記憶・学修能力を増強させ，Step-down test での潜伏期の有意な増加と Radial arms maze test での所要時間，WME，全選択数を有意に減少させたと報告している 16）．また，Takeyama らは，DHA の摂取が記憶に及ぼす影響を Y-maze test を用いて行った結果，コーンオイルを摂取させた SAMP8 マウスに比べ，DHA を摂取させた SAMP8 マウスで 2.34 倍の記憶力の増強が見られたと報告している 17）．さらに，行平. らは，黒酢と DHA の摂取により Step-down test において逃避時間が有意に延長したことを報告している 8）．一方， DHA は学習能力や記憶力等の増強に影響を与えることが知られているが 18），本研究においても 100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で同様な結果が得られたことから，PI 50 の摂取は記憶や学習能力の増強に影響を与える可能性が示唆される．本研究では，PI 50 摂取ラットの記憶の中枢である海馬において神経細胞活性化マーカーである c-Fos を計測した結果，PI 50 摂取群で蒸留水投与群に比べ，c-Fos 陽性細胞の有意な増加が認められた．C-fos は様々な外的刺激により急速かつ一過的に誘導されることから，神経細胞の反応マーカーとしてよく使われている 12, 19)．C-fos がコードする c-Fos 蛋白は，同じような刺激により発現する junB や c-jun などがコードする Jun ファミリー蛋白とヘテロ二量体を形成し，activating protein-1 (AP-1) と呼ばれる転写調節複合体となり，AP-1 は，DNA の特定の AP-1 結合領域に結合し，ターゲット遺伝子の転写を調節する．これらの遺伝子群は刺激提示後比較的早く発現することから immediate early genes とも呼ばれる．この急速かつ一過的な発現から c-fos 遺伝子の発現は刺激に対し反応する部位の検索に有効とされており，細胞レベルでの神経活性のマッピングに用いられている 12, 19)．Su らは，c-Fos 陽性細胞および海馬における記憶プロセスを学習するための神経. Fig.8 Schematic representation of the signal transduction pathway activated by PI 50 in rat hippocampal cells. BDNF, Brain-derived neurotrophic factor; CREB, cAMP response element binding; DG, Diacylglycerol; ER, endoplasmic reticulum; IP3, Inositol trisphosphate; MAPK, p44/42 MAPK (Erk 1/2); PI3k, PI3-kinase p85α; PKCα, Protein kinase Cα. 申敏哲他140. 新生を増加させることによってシナプス可塑性が強化されると報告している 15）．また，海馬の活性化と記憶・学習能力の向上とを関連付ける報告が多く存在する．Yamamoto ら 20）や田中ら 16）はエサの種類や舌の刺激等による末梢刺激により海馬内での c-Fos 陽性細胞と神経細胞の新生が増加され，その結果ラットの記憶力と学習能力が強化されたと報告している．さらに Tanabe ら 21）はラットに DHA を摂取させることで，ラットの海馬内での c-Fos 陽性細胞が増加し，ラットの記憶力が増強されたと報告している．これらの報告のように様々な刺激による海馬の活性化は c-Fos の発現促進だけではなく，神経細胞の新生も促進することが報告されているため，本研究では神経細胞の新生を検討する目的で BrdU を使用した．神経細胞の新生は細胞増殖，遊走，分化から成っており，成長するにつれて神経新生量は減少していくが，海馬や脳室下帯では成熟後も続くことが確認されている 2）．神経新生の明確な役割は明らかではないが，海馬での神経新生は学習や記憶に重要な役割を果たしていることが示唆されている 1-3）．Utsugi ら 13) の報告によるとマウスの末梢神経を刺激することで，脳室下帯での c-Fos 陽性細胞，BrdU 陽性細胞が有意に増加したと報告している．He ら 22）は DHA の摂取がマウスの海馬での BrdU 陽性細胞を増加させ，記憶の増強に影響したと報告している．また，Kim ら 14) はラットに対してクラシック音楽，ノイズでの刺激を行い，ノイズを聞かせたラットの海馬で BrdU 陽性細胞が有意に減少し，クラシック音楽を聞かせたラットは CA1，CA3 にて BrdU 陽性細胞が有意に増加し，細胞の新生が記憶に影響を与える可能性を報告している．すなわち，環境エンリッチメント (Environmental Enrichment) により脳内のモノアミン系分泌の促進又は抑制を行うことで神経細胞の分裂や成長に影響を与える神経成長因子等に影響を与えた可能性が考えられる．さらに，田中ら 16）は海馬内での c-Fos 陽性細胞と BrdU 陽性細胞の増加がラットの記憶や学習能力の強化に影響を与えたと報告している．これらの報告のように豊富な環境下での飼育や運動，DHA 等の摂取が神経新生に有効であることも多く報告 5-8) されている．. BrdU 陽性細胞の増加に影響を与えるのは，神経細胞の分裂や成長に密接に関与する脳由来神経栄養因子 (BDNF) やインスリン様成長因子 (Insulin-like growth factors， IGF) 等の成長因子であり，記憶の統合は，BDNF 依存性の自己調節ループ 23) によって調節される．BDNF はニューロンの生存と分化において重要な調節的役割を果たしており，また，学習と記憶のプロセスを仲介する機能を持っている 24)．加齢による海馬における BDNF の発現変化は，学習と記憶機能に影響を与えることが報告されている 25, 26)．本研究においては海馬での BrdU 陽性細胞の増加と成長因子の関係を検討するため，ラットの海馬から BDNF の発現量を測定した結果，100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群で有意な BDNF の発現増加がみられた．Kim ら 27) はラットに対して 1 日 30 分のトレッドミル運動を 6 週間実施し，トレッドミル運動. 群において記憶力の増強に加え，BDNF が有意に増加し， BrdU 陽性細胞が有意に増加したと報告している．これらの結果から，PI 50 摂取は海馬を活性化させ，成長因子の増加や神経細胞の新生を促進させることで，記憶力の強化に影響を与えた可能性が示唆された．. また，PI 50 を投与することによる記憶力の増強と神経可塑性因子との関連性を検討するため，本研究では BDNF，PKCα，MAPK，CREB，PI3k の増減を測定した．その結果，蒸留水投与群に対し，PI 50 投与群で BDNF， PKCα，MAPK の有意な増加が認められたが，CREB， PI3k に対しては有意な変化は認められなかった．海馬のシナプスにみられる神経可塑性の一つである長期増強 (LTP) は，末梢神経の刺激や興奮性神経細胞の刺激によって引き起こされ，記憶のメカニズムとの関連で近年注目を集めている．また，神経可塑性や細胞の発生・分化に関係しているイノシトールトリスリン酸 (Inositol trisphosphate， IP3) は，ジアシルグリセロール (Diacylglycerol, DG) と共に PI により phosphatidylinositol bisphosphate (PIP2) から生産される．また IP3 は，細胞内のカルシウムストア (Endoplasmic Reticulum, ER) からの Ca2+ を遊離させ， PKC 等の活性化に影響し，神経成長因子の分泌，細胞の発生と分化，神経の可塑性，記憶・学習などの高次脳機能に密接な関係があることが報告されている 28)．PI から生産された DG は，PKC や MAPK を活性化し，PKC や MAPK の活性化は記憶と認知機能において重要な役割を果たすことが報告されており 29)，特に PKCαはニューロンの分化と再生のプロセス調節や学習の獲得にも関連していることが報告されている 30, 31)．CREB のリン酸化を含む MAPK シグナル伝達経路の酵素活性は，LTP および長期記憶に必要である 32) とされている Egr-1 発現を増加させる 33)．Egr-1- knockout mice では長期記憶の障害が起こることが報告されている 34)．また，BDNF およびリン酸化 CREB (p-CREB) は，海馬歯状回における神経新生を促進し，記憶の統合と記憶の改善に寄与することが報告されている 29, 35)．特に，p-CREB は海馬歯状回や脳室下帯等での新たに生まれたニューロンにも関連していることが知られている 29)．今回の研究結果では，CREB に関して有意な変化は認められなかったが，CREB の場合リン酸化により海馬歯状回における神経新生の促進，記憶の統合，記憶の改善に影響を与えることが報告されているため，今後 p-CREB の測定が必要となると考えられる．さらに，今回の分子生物学的検討だけではなく行動学的検討の結果においても 100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群では有意差が認められたものの，用量依存的な結果が得られなかったため，匹数や容量に関する更なる検討も必要と考えられる．. 結論. 本研究では PI 50 摂取がラットの記憶や学習能力に及ぼす影響について検討した．その結果，PI 50 の摂取により，. 記憶や学習能力に対する PI 50 の効果 141. リン脂質である PI が細胞内に取り込まれ，IP3 や DG を活性化させることで PKCα，MAPK 経路を活性化させ，海馬での神経細胞の活性化や成長因子の分泌を促進することで，神経細胞の新生や増殖を促進させ，記憶や学習能力の増強に影響を与える可能性が示唆された (Fig.8)．しかし，今回の結果では，各種検査において 100 ㎎ /㎏ PI 50 投与群では有意差が認められたものの他の濃度では認められず，得られる効果は用量依存的ではないという結果が得られた．今後，匹数を増やしての検討や至適容量の探索に加え，PI 50 に含まれている約 50％の残り成分（カルジオリピン，ジアシルグリセロール，カンペステロール（植物ステロール），セラミド，グリコシルセラミド（糖脂質））に対する影響と 100％の PI の摂取との比較検討が必要と考えられる．. 助成元. ユニテックフーズ（株）. 利益相反. 本研究に用いたホスファチジルイノシトール (Phosphatidylinositol, PI)50 (PI 50) はユニテックフーズ. （株）の研究開発食品である．. 参考文献 1) Biliss TVP, Collingridge GL. 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Effects of Phosphatidylinositol 50 Intake on Memory and Learning Ability in Rats. Min-Chul SHIN1, Takashi YUKIHIRA2, Ryuji KOMAKI3, Takayuki FUKUNAGA4,. Momoko ASANO-ORITANI5, Hideyoshi CHO5, Kazunaga YAZAWA6. 1Department of Rehabilitation, Kumamoto Health Science University 2Department of Physical Therapy, Teikyo University. 3Rehabilitation Center, Kumamoto Kaiseikai Hospital 4Kumamoto Southern Regional Hospital. 5R&D Department, Unitec Foods Co., Ltd. 6Research Organization for Nano & Life Innovation, Waseda University. Objective: Phosphatidylinositol (PI) has been suggested to have important functions in intracellular signal transduction and to be effective in improving brain function. However, its effects on memory and learning ability have not been elucidated. Therefore, in the present study, we aimed to clarify the effects of oral administration of 59% purified PI (PI 50) on memory and learning ability in rats. . Methods: Wistar male rats were divided into four groups: (1) distilled water administration group, (2) 30 mg/kg PI 50 administration group, (3) 100 mg/kg PI 50 administration group, and (4) 300 mg/kg PI 50 administration group. Effects of oral administration of PI 50 on memory and learning ability were investigated using behavioral and molecular biological techniques.. Result: In the learning and memory behavioral tests, the PI 50-administered group showed improvements in spatial memory and learning ability compared to the distilled water-administered group. Additionally, c-Fos- and BrdU-positive cells in the hippocampus increased significantly in the PI 50-administered group. The PI 50-administered group showed a significant increase in BDNF, PKC- α , and MAPK protein expression compared to the distilled water- administered group.. Conclusion: These results indicate that PI 50 intake stimulates nerve cell activation and growth factor secretion in the hippocampus by activating the PKC-α and MAPK signal pathways, thus, facilitating the development and proliferation of nerve cells and may affect the enhancement of learning and memory ability. This study provides evidence that PI 50 may affect the enhancement of learning and memory ability.. Key words: Phosphatidylinositol, PI 50, rat, memory, learning ability, Neurogenesis