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CHAT; CHOLINE ACETYLTRANSFERASE
キーワード
アセチルコリン、アルツハイマー型認知症、神経伝達物質合成酵素
歴史とあらまし
ChATはアセチルコリンを合成する酵素である。この酵素活性をはじめて測定したのはNachmansohnとMachado (1943)であり、その後いくつかの組織からChATが抽出され、クローニングされた（Ref. 1）。アセチルコリンは神経伝達物質としてはじめて同定された化学物質であり、末梢および中枢神経系において様々な神経機能に関与する。コリン作動性神経はChATを発現する。末梢では運動ニューロン・交感および副交感神経節前ニューロンと副交感神経節後ニューロンに、脳では前脳基底部・線条体・脳幹の脚橋被蓋核と外背側被蓋核などにChAT陽性細胞が限局している。
分子構造
640個のアミノ酸からなる分子量約7万のモノマーである。アミノ酸配列は種間でよく維持されている。
機能
コリンとアセチルCoAからアセチルコリンを合成する。
老化・老年病における意義
アルツハイマー病では大脳皮質のChAT活性が著しく低下しており、その低下の度合いが認知機能低下の度合いと相関することが1970年代後半に明らかにされた（Ref. 2）。その後、アセチルコリンの分解を防いでコリン作動性伝達の低下を補う薬物が、アルツハイマー病における認知機能低下症状の進行を遅らせる初めての治療薬として開発された。アルツハイマー病やその他の様々な精神神経疾患で見られる認知機能低下の症状は一般に、海馬や大脳皮質におけるコリン作動性神経伝達の異常によって起こると考えられている。海馬や大脳皮質のコリン作動性線維は、前脳基底部にある大型の神経細胞体に起始する。前脳基底部のChAT陽性ニューロン数も、認知機能の低下の程度と相関して減少する（Ref. 3）。前脳基底部コリン作動系が認知機能に必須の役割を果たす事実は、ヒトやその他の哺乳動物に共通して認められる。
ヒトやラットにおいて、正常老化の過程では、海馬や大脳皮質のChAT活性は減少する、あるいは変わらない。学習能力の低下した老齢ラットでは前脳基底部ChAT陽性ニューロンの変性あるいは萎縮が見られる（Ref. 4）。前脳基底部コリン作動性ニューロンの特性が投射部位で産生・分泌される神経成長因子によって支えられる一方、投射部位における神経成長因子の分泌は前脳基底部コリン作動系の賦活によって促進される(Ref. 5) 。前脳基底部コリン作動系は歩行や体性感覚刺激で賦活され（Ref. 6-8）、５-６ヶ月間回転ケージで飼育し長期間自発性運動を行った老齢ラットでは、通常ケージで飼育した老齢ラットに比べて、前脳基底部のChAT陽性細胞の平均サイズが約12%大きくなる（Ref. 9）。すなわち、運動は加齢によるコリン作動性ニューロンの萎縮を予防し得る。この現象は、運動習慣が高齢者の認知機能に有利に作用する機序に関与すると考えられる（Ref. 7）。
Database
参考文献
1) Berrard S, Brice A, Lottspeich F, Braun A, Barde YA, Mallet J. cDNA
cloning and complete sequence of porcine choline acetyltransferase: in vitro
translation of the corresponding RNA yields an active protein. Proc Natl
Acad Sci 84: 9280-9284, 1987 (PMID:
3480542)
2) Perry EK, Tomlinson BE, Blessed G, Bergmann K, Gibson PH,
Perry RH. Correlation of cholinergic abnormalities with senile plaques and
mental test scores in senile dementia. Br Med J 2: 1457-1459, 1978 (PMID:
719462)
3) Gilmor ML, Erickson JD, Varoqui H, Hersh LB, Bennett DA,
Cochran EJ, Mufson EJ, Levey AI. Preservation of nucleus basalis neurons
containing choline acetyltransferase and the vesicular acetylcholine
transporter in the elderly with mild cognitive impairment and early
Alzheimer's disease. J Comp Neurol 411: 693-704, 1999 (PMID:
10421878)
4) Fischer W, Chen KS, Gage FH, Björklund A. Progressive
decline in spatial learning and integrity of forebrain cholinergic neurons
in rats during aging. Neurobiol Aging 13: 9-23, 1992 (PMID:
1311806)
5) Hotta H, Kagitani F, Kondo M, Uchida S. Basal forebrain
stimulation induces NGF secretion in ipsilateral parietal cortex via
nicotinic receptor activation in adult, but not aged rats. Neurosci Res 63:
122-128, 2009 (PMID:
19059440)
6) Sato A, Sato Y. Cholinergic neural regulation of
regional cerebral blood flow. Alzheimer Dis Assoc Disord 9: 28-38, 1995 (PMID:
7605619)
7) Hotta H, Uchida S. Aging of the autonomic nervous system
and possible improvements in autonomic activity using somatic afferent
stimulation. Geriatr Gerontol Int Suppl 1: S127-136, 2010 (PMID:
20590828)
8) Piché M, Uchida S, Hara S, Aikawa Y, Hotta H. Modulation
of somatosensory-evoked cortical blood flow changes by GABAergic inhibition
of the nucleus basalis of Meynert in urethane-anaesthetized rats. J Physiol
588: 2163-2171, 2010 (PMID:
20442268)
9) 金井千恵子, 内田さえ, 小島成実, 野本恵美, 野本茂樹, 堀田晴美.
老齢ラットの中隔-海馬コリン作動系の形態と機能に及ぼす長期自発性運動の影響―内側中隔核の免疫細胞化学的研究と海馬における歩行中の細胞外アセチルコリン放出および局所血流反応の生理学的研究―
自律神経44: 29-36, 2007
作成者
堀田晴美 20120917
Update 20120918