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» 2016年01月08日 08時00分 UPDATE

医療技術ニュース:興奮性神経伝達物質をシナプスから浄化する仕組みを解明

名古屋大学は、神経細胞の活動に伴って細胞外に大量に放出されるグルタミン酸を、シナプス周囲のグリア細胞が吸収・浄化する効率を高める仕組みの一端を明らかにした。

[MONOist]

 名古屋大学は2015年12月10日、神経細胞の活動に伴って細胞外に大量に放出されるグルタミン酸を、シナプス周囲のグリア細胞が吸収・浄化する効率を高める仕組みの一端を明らかにしたと発表した。同大学大学院理学研究科の木下専教授らの共同研究グループによるもので、成果は同日発行の英科学誌「Nature Communications」に掲載された。

 興奮性神経伝達物質のグルタミン酸(アミノ酸)は、シナプス(接続装置)から細胞外へ放出されると、迅速に除去される。その効率が落ちると、グルタミン酸がシナプス周囲に残留して神経細胞の興奮が長時間持続するため、神経機能に支障を来す。一方、グリア細胞の過半数を占めるアス卜ログリアは、使用済みの神経伝達物質を吸収・代謝することで脳内環境を浄化し、恒常性を維持する役割を担っている。グリア細胞の表面では、グルタミン酸を細胞内に取り込むトランスポーター(膜タンパク質)がシナプス周囲に集積し、グルタミン酸除去の効率化に寄与すると推測されているが、その仕組みは不明だった。

 同研究では、シナプスを包み込むグリア細胞の突起の中に、CDC42EP4、セプチン、ミオシンなど、10種類以上のタンパク成分を含む複合体が存在し、トランスポーターをつなぎ留める足場として機能することで、トランスポーターをシナプス周囲に集積させていることを示した。また、CDC42EP4欠損マウスでは、トランスポーターがシナプス周囲から遠ざかり、グルタミン酸浄化効率が低下し、運動能力が低下したことから、小脳の運動制御機能に必須であることが分かった。

 さらに、CDC42EP4欠損マウスにトランスポーター阻害剤を投与したところ、正常なマウスには影響ない低容量にも過敏に反応し、運動障害が悪化した。小脳の神経回路は可塑性や予備能に富み、かなりの異常があっても代償・軽減される。そのため、この代償作用によって隠されていたグルタミン酸浄化機能の障害が、薬剤によって一時的に顕在化したといえるという。

 ヒ卜の疾患でも、さまざまな原因によるグルタミン酸浄化機能の障害が潜在していると推測される。同手法を改良することで、この機能の低下を早期・鋭敏に検出する新たな負荷試験の開発につながる可能性があるという。また、グルタミン酸浄化効率の低下は、神経の過活動を引き起こし、小脳では運動障害、大脳ではてんかん・統合失調症などの一因となるため、これらの疾患の病態解明にもつながるとしている。

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