ハーバード大、損傷した脳白質を修復する新たなメカニズムを解明

 

米国ハーバード大学はこのほど、マウスを用いた実験から、脳の白質が障害を受けた際に障害部位のアストロサイトが脳由来神経栄養因子の遊離を介して損傷した白質の修復を促すことを明らかにしたと発表した。

同成果は、マサチューセッツ総合病院 ハーバード大学医学部の荒井健 Assistant Professorの研究チームの宮元伸和 研究員および眞木崇州 研究員らが中心となって行った研究によるもの。10月14日(現地時間)に北米神経科学学会の学会誌「The Journal of Neuroscience」オンライン版に掲載された。

脳の白質は人間の高次機能を司る脳領域だが、脳卒中や血管性認知症などの脳疾患において、容易に障害を受けてしまう。そのため、障害を受けた脳白質をどのように修復するかは、さまざまな脳疾患の治療戦略を考える上で重要な課題となっている。

今回の研究では、脳白質に存在するオリゴデンドロサイト前駆細胞に着目し、脳白質の修復メカニズムを検討した。グリア細胞の一種であるオリゴデンドロサイト前駆細胞は、脳がその構造を構築する胎生期および幼若期に活発に活動する。その時期のオリゴデンドロサイト前駆細胞は、増殖を繰り返しながら脳白質の主要な細胞種であるオリゴデンドロサイトへと分化する。しかし近年の研究から、大人の脳においても一定数のオリゴデンドロサイト前駆細胞(不活化状態)が残っていることが明らかとなってきた。

オリゴデンドロサイトは脳白質の機能維持に重要な役割を果たしているが、この細胞は分裂することができない。そのため大人の脳において、オリゴデンドロサイトが何らかの理由でダメージを受けると、不活化状態にあったオリゴデンドロサイト前駆細胞が一時的に活性化してオリゴデンドロサイトへと分化する。

実際に研究チームがマウスの脳血流を持続的に低下させて血管性認知症の状態を人工的に引き起こすと、脳白質の障害が生じる一方で、オリゴデンドロサイト前駆細胞の一過性の増殖とオリゴデンドロサイトへの分化が観察された。しかし、アストロサイトからの脳由来神経栄養因子の遊離量を遺伝子操作により減弱させると、白質障害後に新しく誕生したオリゴデンドロサイトの細胞数が顕著に少なくなっていた。

アストロサイト、オリゴデンドロサイト前駆細胞、オリゴデンドロサイトはいずれも脳のグリア細胞に分類される細胞である。これらグリア細胞は脳機能の維持において、それぞれが異なる独自の役割を担っている。同研究チームは今回の研究成果について、障害を受けた脳白質の修復を促進させる薬剤の新規ターゲットを提示しただけでなく、グリア細胞同士の関係がどのように脳機能を維持・修復しているかに関するメカニズムの一端を明らかにしたものであるとしている。

通常の成体マウス(野生型マウス)では、オリゴデンドロサイト前駆細胞からオリゴデンドロサイトへの分化はあまり行われないが、マウスの脳血流を低下させて脳白質の障害を引き起こすと、代償機構(失われたオリゴデンドロサイトを補う)が働くことにより、新しく誕生するオリゴデンドロサイトの数が増加する。一方で、アストロサイトからの脳由来神経栄養因子の遊離を遺伝子操作により減弱させたマウス(遺伝子改変マウス)では、その代償機構が作動せず、障害後の新生オリゴデンドロサイトの数が抑えられてしまう。*p<0.05

同研究の成果の概念図。脳白質がダメージを受けると、損傷した脳白質を修復するためにオリゴデンドロサイト前駆細胞が一過性に活性化してオリゴデンドロサイトへと分化する。この代償機構にはアストロサイトからのサポートが重要であり、アストロサイトからサポートを得られない場合には、オリゴデンドロサイト前駆細胞からオリゴデンドロサイトへの分化が妨げられ、白質障害が増悪する。

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