[Published: May 27, 2022 1.07pm AEST]
[Author: David Wright]
ディビッド 雷人 博士 (表記氏名はライト博士ご本人の申告です）
オーストラリア、モナッシュ大学 医用画像 准教授
仰向け？横向き？うつぶせ？マウスは、私たちがどのように睡眠するかによって、ALSのような病気を誘発または、そうした病気から脳を保護する可能性があることを示しています。
筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、ルーゲーリック病としても知られ、運動ニューロン疾患の最も一般的な形態です。 ALSの人は、話す能力、飲み込む能力、呼吸する能力など、筋肉の動きを開始および制御する能力を徐々に失います。
既知の治療法はありません。しかし最近、私たちはマウスを研究し、この壊滅的な病気との戦いにおける新しい標的、つまり脳の老廃物除去システムを特定しました。
パーキンソン病、アルツハイマー病、多発性硬化症などの神経変性疾患は、臨床症状や疾患の進行が大きく異なる場合でも、多くの類似点を共有しています。これらの病気の発生率は年齢とともに増加します。それらは進行性で執拗であり、脳組織の段階的な喪失をもたらします。また、老廃物タンパク質が脳に蓄積するのも見られます。
私たちの新しい研究は、脳から老廃物を取り除くグリンパ系 (the glymphatic system) がどのようにALSを予防できるかを調べました。
タンパク質の鎖、折り畳みおよび誤った折り畳み
私たちの体内では、長いタンパク質の鎖が折りたたまれて機能的な形状を形成し、感染を防ぐための抗体の作成、細胞のサポート、分子の輸送などの特定のタスクを実行できるようにします。
このプロセスがうまくいかず、「誤って折りたたまれた」タンパク質が凝集して凝集体を形成することがあります。誤って折りたたまれたタンパク質は成長して断片化し、脳全体に広がる種子を作成して新しいクラスターを形成する可能性があります。
老廃物タンパク質の蓄積は、神経変性疾患のプロセスの初期、つまり症状や脳の喪失が始まるかなり前に始まります。研究者として、私たちはこれらの老廃物タンパク質とその種子の拡散を排除または遅らせることで、病気の進行を止めたり遅らせたりできるかどうかを見たかったのです。
廃棄物の除去をターゲットにする
グリンパティックシステムは、有毒なタンパク質を含む老廃物を脳から取り除きます。
ウィルヒョー･ロバン腔 (Virchow-Robin spaces) として知られる、この脳全体の液体で満たされたスペースのネットワークは、私たちが目を覚ましている間はほとんどオフになっています。しかし、それは睡眠中に動き出し、脳機能に不可欠な化合物を分配し、有毒な老廃物を取り除きます。
これは、大小を問わず（ハエでさえ）すべての生き物が生き残るために睡眠を必要とする理由を説明するかもしれません。 （興味深いことに、クジラとイルカは脳の半球間で睡眠を交互に繰り返し、もう一方の半球を目覚めさせて捕食者を監視し、呼吸するように警告します！）
私たちとは異なり、イルカは一度に脳の片側で眠ります。
加齢とともに睡眠の質が低下し、ALSを含む神経変性疾患のリスクが高まります。
睡眠障害もALSの一般的な症状であり、研究によると、睡眠のない一晩は、脳内の有毒な老廃物タンパク質の蓄積を増加させる可能性があります。そのため、ALSではグリンパ機能が損なわれる可能性があると考えました。
老化したマウス
これを調査するために、私たちはマウスに目を向けました。動物は、ALSに関与するタンパク質であるヒトTDP-43 (human TDP-43) を発現するように遺伝子改変されました。これらのマウスに抗生物質（ドキシサイクリン doxycycline）を含む餌を与えることで、TDP-43タンパク質の発現をオフにすることができ、正常に老化しました。しかし、マウスを通常の餌に切り替えると、TDP-43の発現がオンになり、誤って折りたたまれたタンパク質が蓄積し始めます。
時間の経過とともに、マウスは進行性の筋肉障害や脳萎縮などのALSの典型的な兆候を示します。
磁気共鳴画像法（MRI）を使用して脳の構造を確認し、TDP-43の発現を開始してからわずか3週間後にこれらのマウスのグリンパ機能を調べました。
グリンパティックシステムが機能するのを見ると、TDP-43マウスは、遺伝子改変されていないコントロールマウスよりもグリンパクリアランス (glymphatic clearance) が悪いことがわかりました。重要なことに、これらの違いは病気のプロセスの非常に早い段階で見られました。
私たちの研究は、グリンパ系 (the glymphatic system) がALSの治療における潜在的な治療標的である可能性があるという最初の証拠を提供します。
どうすればグリンパ機能を改善できますか？
すべての睡眠が平等というわけではありません。睡眠には、レム睡眠とノンレム睡眠の両方が含まれます。この後半の段階には、徐波睡眠 (slow wave sleep) が含まれます–これはグリンパ系が最も活発なときです。この段階を強化する睡眠療法は、ALSのような病気を予防するのに特に有益であることが証明されるかもしれません。
睡眠姿勢もグリンパクリアランスに影響を与えると考えられています。
齧歯動物で行われた研究では、仰向けまたはうつ伏せの位置と比較して、横向きの位置でグリンパクリアランスが最も効率的であることが示されています。この理由はまだ完全には理解されていませんが、重力、組織の圧縮および伸展の影響に関連している可能性があります。
ライフスタイルの選択は、グリンパ機能の改善にも役立つ可能性があります。海洋ベースの魚に含まれるオメガ3は、健康に有益であり、神経変性疾患のリスクを軽減すると長い間考えられてきました。新しい研究によると、これらの利点は、グリンパ機能に対するオメガ-3のプラスの効果に部分的に起因している可能性があります。
アルコールを適度に摂取すると、老廃物の除去が改善されることが示されています。 マウスの研究では、少量のアルコールへの短期および長期の曝露の両方がグリンパ機能を高めることが示されましたが、高用量は反対の効果がありました。
運動も有益であることが示されています。
これらすべての研究は、小さなライフスタイルの変化が脳の老廃物の除去を改善し、神経変性疾患のリスクを最小限に抑えることができることを示しています。 次に、研究は、これらの衰弱性疾患にすでに苦しんでいる人々を助けるために、グリンパ系を直接標的とする治療に焦点を合わせる必要があります。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳はarchive4ones(Koichi Ikenoue)の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
