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てんかん脳におけるマイクログリア依存的な聴覚機能障害

平木, 俊光 東京大学 DOI:10.15083/0002007122

2023.03.24

概要













てんかん脳におけるマイクログリア依存的な聴党機能障害








平木

俊光

てんかんは、神経回路の過剰興奮と、それに伴うけいれん発作を主症状とする中枢神経疾患で
ある。中でも側頭葉てんかんは難治性とされ、脳内においで慢性的な炎症反応が生じることが示
唆されているが、 細胞レベルでの発症メカニズム解明には至っていない。
中枢神経系の免疫細胞であるマイクログリアは、細胞外環境の変化に応答して、炎症性および
抗炎症性因子の放出や死細胞の貪食を行うことが知られているため、てんかんの研究においても
注目を浴びてきた。 これまでに、 てんかん患者またはてんかんのモデル動物の脳内において、 マ
イクログリアが活性化し、脳内で起こる炎症反応に関与することが明らかになっている。近年に
なって、 マイクログリアは脳内の免疫機能を担うだけでなく、シナプス除去を介して神経回路の
発達や維持に寄与することが示された。 このことから平木は、マイクログリアは、 てんかん脳に
おいてもシナプス除去を介して神経回路機能に影響を与えると考え、マイクログリアによる神経
回路の再編成がてんかん病態に与える影響を明らかにすることを目的とした研究を行った。
本研究では、側頭葉てんかんのモデルとして頻用される、カイニン 酸の腹腔内投与によるてん
かん重積モデルを用いた。 まず、 全てのマイクログリアが緑色蛍光タンパクGFPで標識される
CX3CR1 GFP/+マウスにカイニン酸を投与し、 マイクログリアの活性化が起こる脳領域を網羅的に
調べた。 その結果、 内側膝状体(MGN)においてマイクログリアの活性化が生じることを発見
した。 MGNは視床の中継核であり、 音に対して生じた神経細胞の応答を聴覚野へと伝達する脳
領域である。 また、 この活性化は、MGNに隣接する視床の領域である外側膝状体(LGN)では
認められず、 MGN特異的な現象であった。 てんかん重積後に活性化したマイクログリアが、 聴
覚経路の神経活動に影響を及ぼす可能性が考えられたため、自由行動下のマウスから局所場電位
を記録した。 てんかん重積の誘導前と比較して、 てんかん重積の誘蒋後では、 MGNや聴覚野に
おいて、 てんかん発作様脳波が検出された。 一方で、前頭前野では、 てんかん発作様脳波がほと
んど検出されなかったことから、 聴覚経路特異的に神経活動が克進していることが示唆された。
次に平木は、 MGNのシナプス密度を調べた。 プレシナプスとポストシナプスのマ ー カ ー の免
疫染色を行い、これらが重なる部分をシナプスと定義した。その結果、 カイニン酸投与群におい
て抑制性シナプス密度が有意に低下した 一 方で、興奮性シナプスの密度に有意差はなかった。続
いて、 抑制性シナプス密度が減少するメカニズムに着目した。 CX3CR1 GFP/+マウスにカイニン酸
を投与し、 てんかん重積を誘導した。 その後、 Niss! 染色で神経細胞の細胞体を、 Gephyrin の免
疫染色で抑制性ポストシナプスを可視化した。 その結果、 MGNにおいて、 マイクログリアの突
起が神経細胞の細胞体を覆い、突起に覆われた細胞体近傍の抑制性ポストシナプスが減少してい
た。 以上より、てんかん重積後のMGNにおいてマイクログリアによって抑制性シナプスが除去
され、 神経活動が冗進することが示唆された。
MGNは視床の中継核であり、 音に対して生じた神経細胞の応答を聴覚皮質へと伝達する脳領
域である。 そのため、 MGNにおけるマイクログリアの活性化は、 聴覚機能に影響を及ぼす可能
性がある。実際に、 側頭業てんかんの患者は、音の高低を判別する能力が低下するなどの聴覚機
能障害を併発することが知られている。しかしながら、その併発メカニズムに関してはほとんど
明らかとなっていない。 そこで、 周波数が上昇または低下していく、2種類の音刺激を弁別させ
る音弁別回避課題をマウスに行わせ、てんかんマウスモデルにおいても聴覚機能障害が再現され
るかを調べた。本課題では、 マウスを棒で仕切られた部屋に入れ、異なる2種類の音刺激を学習
させる。 周波数が上昇してい< go刺激が呈示された場合は隣の部屋へ移動し、 周波数が低下し

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7.謝辞

本研究を行う上で、学部 4 年のころから 6 年間にわたり、ご指導、ご鞭撻を

賜りました、東京大学大学院薬学系研究科薬品作用学教室の池谷裕二教授に心

より御礼申し上げます。本研究だけでなく様々なプロジェクトにおいて、的確

なご指摘、ご助言を頂き、研究者として成長する糧となりました。長い間面倒

を見て頂き、本当に感謝しております。

本研究を行うにあたり、終始ご指導、ご鞭撻を賜りました同教室の小山隆太

准教授に心よりお礼申し上げます。沢山のご迷惑をおかけしてしまいましたが、

先生からは非常に多くのことを学ばせて頂き、感謝してもしきれません。先生

に教わったことを糧に、今後の人生を精一杯生き抜いていこうと思います。

本研究の重要な一部である電気生理学的実験に関してご助力頂いた、同教室

の佐々木拓哉特任准教授、佐々木奈穂子博士研究員に心より御礼を申し上げま

す。聴覚経路からの LFP 記録とデータの解析をお手伝い頂き、電気生理学から

の視点が加わったことにより、本研究がよりよいものとなったと感じています。

研究室でのセミナーをはじめとする議論の場において、本研究に対する有益

なご助言を賜りました、同教室の中嶋藍助教に心より御礼を申し上げます。

本研究を行うにあたり、

in vivo の行動実験から in vitro の免疫染色に至るまで、

様々な実験技術に関するアドバイスをくださり、また、本研究への有益なご助

言を賜りました同教室の森川勝太博士研究員に心より御礼を申し上げます。

研究室で話し相手をして頂いた岡田桜氏、大柿安里氏、そして、研究生活に

理解を示し、身近で私を支え続けてくれた家族 (父:外二、母:裕子、妹:真由、

妹:沙奈) と、時に心の支えとなってくれた友人たち (瀬口由貴氏、古崎正隆氏、

吉田真子氏、田中藍子氏、湊友佑氏) に、謹んで感謝の意を表します。

以上の全ての方々に、謹んで感謝の意を表し、本博士論文の結びと致します。

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