患者が予期せぬ発作に苦しむてんかんは、人口の約 1% が罹患しています。 これらの発作は、反復的かつ過剰な神経細胞の発火を伴うことが多く、その背後にある誘因はまだよくわかっていません。
今回、東北大学の研究者らは、蛍光カルシウムセンサーを使用してアストロサイトの活動をモニタリングし、そのアストロサイトの活動がてんかん性ニューロンの活動亢進が始まる約20秒前に始まることを発見した。 これは、アストロサイトがてんかん発作の誘発に重要な役割を果たし、神経回路の過剰な駆動を促進していることを示唆しています。
この研究結果の詳細は、2024 年 4 月 9 日付けの Glia 誌に掲載されました。
アストロサイトは、脳のほぼ半分を占める非神経グリア細胞です。 それらは、脳内の局所的なイオン環境および代謝調節環境を制御することが示されています。 しかし、それらは容易に監視できるような電気活動を示さないため、脳の機能におけるそれらの役割はほとんど無視されてきました。 蛍光センサータンパク質はこれを変え、アストロサイトの魅惑的な活動についてさらに明らかにしています。
「アストロサイトは、生理学的状況と病態生理学的状況の両方において、ニューロンの活動状態とシナプス可塑性の制御において決定的な役割を果たしているようです」と、研究を主導した東北大学スーパーネットワーク脳生理学研究室の松井耕教授は語る。 「したがって、アストロサイトはてんかん治療の新たな治療標的とみなされる可能性がある。」
アストロサイトの活動は、てんかん性ニューロンの活動亢進エピソードの発症に先行します。 (A) サイトゾルのカルシウムイオンの増加に伴い、アストロサイトからニューロンへの興奮作用が開始されやすくなります。 これらの興奮作用はニューロン間の相互興奮ネットワークを誘導し、その結果、神経回路の振動が引き起こされます。 (B) アストロサイト内のカルシウムは、ニューロンの活動亢進が始まる 20 秒前から上昇し始めました。 ニューロンから星状細胞への作用も誘発され、てんかんエピソード全体を通じてニューロンと星状細胞の相互作用が発生します。 ©松井航
脳組織が銅などの金属と接触すると、炎症を誘発して急性の症候性発作を引き起こすことが知られており、マウスではこれが1日に数回発生します。 松井氏と彼のチームはこれらの現象を観察し、アストロサイトの活動がニューロンの活動亢進の引き金となっている可能性があることを発見した。 アストロサイトは、低振幅の直流刺激によっても活性化できます。 研究者らは、そのような刺激がアストロサイトのカルシウムの大幅な増加を誘発し、その後にてんかん性のニューロンの活動亢進エピソードが続くことに気づきました。 フルオロクエン酸塩を適用することによって星状細胞の代謝活動がブロックされると、てんかん性ニューロンの活動亢進の大きさが大幅に減少しました。 これらはすべて、アストロサイトがニューロンの活動を制御する可能性があるという事実を示しています。
研究主任研究員である荒木俊氏は、適切な指導があれば、アストロサイトの機能を利用してさまざまな神経学的症状に対処できる可能性があると強調する。 これには、てんかんだけでなく、自然の限界を超えて認知能力を高める可能性も含まれます。
アストロサイトはニューロンの活動を過剰に促進します。 (A) 低振幅の直流 (DC) 刺激を通過させると、星状膠細胞のカルシウムが大幅に増加しました。 アストロサイトの活性化の数秒後に、てんかん性ニューロンの活動亢進が始まりました。 (B) 海馬への銅の埋め込みは急性の症候性発作を誘発しました。 フルオロクエン酸はアストロサイトに優先的に取り込まれ、その代謝活動を抑制します。 フルオロクエン酸塩の存在下でも、てんかんエピソードが観察されました。 ただし、多動の程度は大幅に減少しました。 これらの結果は、アストロサイトに由来する作用がてんかん性神経細胞の活動亢進を誘発することを示唆しています。 ©松井航
出版物の詳細:
タイトル: アストロサイトが過活動モードに切り替わる
著者：荒木俊、大西一之輔、生駒陽子、松井航
ジャーナル: グリア
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#てんかん発作を引き起こすグリアハイパードライブ
2024-04-19 02:08:00