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平成24年7月16日

东京大学大学院薬学系研究科

てんかん（癲癇）は、もっとも患者数の多い神経疾患の一つであり、世界的に成人の1％に生じます。なかでも、侧头叶てんかんは、とくに频発するタイプで、难治性てんかんの大半はこの型になります。
侧头叶てんかん患者は、子供の顷に、风邪やインフルエンザでけいれん発作（热性けいれん）を経験しています。しかし、「侧头叶てんかんが热性けいれんの后遗症である」という因果関係、および、その仕组は、これほど患者数が多いにもかかわらず、いまだに証明されていません。
東京大学?大学院薬学系研究科の小山隆太 助教と池谷裕二 准教授らは、幼若時に熱性けいれんを生じたラットは成長後にてんかんを発症することを見出し、さらに、その原因が「未熟な海馬に発作が生じると神経回路の発達が障害され、この異常が成人まで残る」ことであると突き止めました。実際、薬を使って海馬の発達障害を防ぐことで、てんかんを予防することができました。
この回路発达の障害は骋础叠础（神経伝达物质の一つ）が兴奋性に働くことによって生じます。现在、小児けいれんの治疗に使われる薬は骋础叠础赋活薬ですから、将来のてんかんの発生率を高める危険性があります。本研究では新たな代替疗法も提案しました。
本成果は、英国科学誌「ネイチャー?メディシン」オンラインに、现地时间2012年7月15日付けで掲载されました。

＜论文名＞
題目 GABAergic excitation after febrile seizures induces ectopic granule cells and adult epilepsy （熱性けいれん後のGABA性興奮は異所性顆粒細胞と成人てんかんを引き起こす）
雑誌 Nature Medicine（ネイチャー?メディシン）
著者 Koyama, R., Tao, K., Sasaki, T., Ichikawa, J., Miyamoto, D., Muramatsu, R., Matsuki, N., Ikegaya, Y.

＜研究内容に関するお问い合わせ先＞
小山 隆太（コヤマ リュウタ）
東京大学 大学院薬学系研究科 薬品作用学教室 助教（留学中）

池谷 裕二（イケガヤ ユウジ）
東京大学 大学院薬学系研究科 薬品作用学教室 准教授


研究の背景
热性けいれんは発热中(＊1)に起こり、乳児および小児が経験するもっとも一般的なけいれん発作です(＊2)。热性けいれんには単纯型(＊3)と复雑型(＊4)があります。単纯型の予后は良好ですが、复雑型は将来、侧头叶てんかん(＊5)へと発展する危険があります。これは临床上よく知られた现象ですが、因果関係についての厳密な証拠はなく、また、メカニズムも知られていません。

侧头叶てんかん患者の海马(＊6)では、神経细胞の过剰同期発射(＊7を生じやすい神経回路の异常(＊8)が生じています。一方、热性けいれんを経験する幼若期は、神経回路の発达の时期と一致します。つまり「热性けいれんが、回路の発达异常を引き起こし、てんかん発症へとつながる」と推察できます。

したがって、热性けいれんが神経回路の形成にどのような影响を与えるのかを明らかにすることは、てんかんの発症メカニズムを解明する上で重要です。しかし、乳幼児期の脳の生じる现象を详らかにするためには、従来のような固定されたヒト脳标本を観察するアプローチだけでは不可能でした。そこで今回、げっ歯类（ラット）の复雑型热性けいれんモデル(＊9)、および、新规に开発した海马スライスの培养法を利用して、この问题に取り组みました。

脚注
＊1：体温38.5℃以上でよく発症します。
＊2：生后6ヶ月齢～5歳の乳幼児に生じ、発症频度は1歳半がピークです。10%ほどの乳幼児が热性けいれんを経験します。
＊3：热性けいれんのうち、约60-70%は単纯型です。强直间代発作の継続时间が10～15分以下であり、24时间以内に発作の再発を伴いません。
＊4：热性けいれんのうち、约30-40%は复雑型です。复雑型は以下の条件のうち、1つ以上に当てはまります。颈）15分以上の発作を伴う、颈颈）限局した脳部位で発作が起こる、颈颈颈）24时间以内もしくは発热中にけいれん発作を数回に亘って再発する。
＊5：侧头叶てんかんは、てんかんのうち、侧头叶部位に発作焦点を持つものです。大人の难治性てんかんで、もっとも频度が高い病気です。
＊6：大脳の古皮质の一部で、记忆や学习を司っています。
＊7：てんかんで生じるけいれん発作は、多数の神経细胞が过兴奋することが原因です。
＊8：结果として神経回路変性を诱起しうる病理学的変化として、歯状回における颗粒细胞层の形成异常（异所性颗粒细胞の出现）、颗粒细胞の轴索である苔状线维の异常発芽、抑制性神経细胞の死灭、そしてアンモン角における锥体细胞の死灭およびグリオーシスによる海马硬化などが确认されています。
＊9：本研究では、ヘアドライヤーモデルとよばれる热性けいれんモデルを利用しました。このモデルは、カリフォルニア大学アーバイン校のバラム博士によって开発され、世界でもっとも利用されています。ヘアドライヤーによる温风（43.3-44.3℃）を生后10-11日齢のラットにあてると、体温が40-42℃まで上昇し、その结果、けいれんが诱导されます。けいれん后は冷却プレートで体温を正常レベルに戻します。热性けいれんを経験した幼若ラットは母ラットへと戻し、通常どおり成长させました。

発见の大意
脳が正常な機能を発揮するためには、乳幼児期に神経細胞が適切に移動し、正確な位置に配置される必要があります。今回、东京大学大学院薬学系研究科の小山隆太 助教と池谷裕二 准教授らの研究グループは、複雑型熱性けいれんのモデルラットにおいて、熱性けいれんが海馬の顆粒細胞(＊10)の移動をかく乱し、顆粒細胞を不適切な場所に散在させることを発見しました（下図）。生じた異所性顆粒細胞は成体になっても残存します。この異所性顆粒細胞の数が、成体におけるけいれん発作の起こし易さと相関することがわかりました。

異所性顆粒細胞が生じる原因として、神経伝達物質であるGABA(＊11)による神経興奮性作用(＊12)と、この作用を担うNKCC1共輸送体(＊13)が関与することをつきとめました。さらに、NKCC1共輸送体の阻害薬であるブメタニド(＊14)を熱性けいれん後に連投することにより、異所性顆粒細胞の出現を抑え、将来のてんかん発症を抑制することに成功しました。 （添付资料参照）

脚注
＊10：海马の歯状回と呼ばれる领域に存在する神経细胞です。また、锥体细胞は海马のアンモン角と呼ばれる领域に存在する神経细胞です。上図も参照下さい。
＊11：ガンマアミノ酪酸（骋础叠础）は、一般に、脳内の抑制性神経伝达物质として认知されています。骋础叠础は成熟した细胞に対しては、细胞を过分极させるため抑制性に働きます。しかし、幼若な细胞に対しては、细胞を脱分极させるため兴奋性に働きます。详细は＊12を参照下さい。
＊12：骋础叠础が骋础叠础础受容体に结合すると、细胞内外の颁濒-は受容体の孔を介して移动します。この时、颁濒-が细胞外に移动すれば细胞は脱分极し（この时、骋础叠础は兴奋性に働きます）、细胞内に移动すれば细胞は过分极します（抑制性に働きます）。颁濒-の移动方向は细胞内の颁濒-浓度に依存します。细胞内颁濒-浓度が高ければ、颁濒-は细胞外へ移动します。逆に、细胞内颁濒-浓度が低ければ、颁濒-は细胞内へ移动します。狈碍颁颁1の発现が高い幼若细胞では、细胞内颁濒-浓度が高くなっています。そのため、骋础叠础が骋础叠础础受容体に结合すると、颁濒-が细胞外に流出し、结果として脱分极が生じます（细胞を兴奋させます）。端的に表现すると、骋础叠础が抑制性に働くか、もしくは兴奋性に働くかは、狈碍颁颁1共输送体の発现に依存しています。狈碍颁颁1共输送体の説明に関しては＊13をご参照下さい。
＊13：狈补+-碍+-颁濒-共输送体のうち、狈碍颁颁1（他に狈碍颁颁2があります）が関与することを明らかにしました。狈碍颁颁共输送体はイオンの膜输送体であり、细胞外へ狈补+と碍+を输送し、细胞内へ颁濒-を输送します。その结果、细胞内での颁濒-の浓度が上昇します。
＊14：利尿薬として広く利用されています。低浓度で使用すれば、狈碍颁颁1を特异的に阻害することが知られています。

発见への経纬
热性けいれんがどのように颗粒细胞の移动に影响するのかを明らかにするためには、ホルマリン固定した标本を観察する従来の手法だけでは不十分で、细胞が移动する様子を生きたままリアルタイムに観察する必要がありました。研究グループは、緑色蛍光蛋白质（骋贵笔）発现ラットに热性けいれんを诱导し、同ラット由来の海马切片と野生型ラット由来の海马切片を组み合わせて培养する技术を确立することで、热性けいれんの影响を受けた细胞の挙动を可视化することに初めて成功しました。

その结果、热性けいれんの影响を受けた颗粒细胞は、运动方向に异常をきたし、本来到达すべき正常な标的まで移动できず、异所的に配置されました。この分子メカニズムとして、热性けいれんの影响を受けた颗粒细胞では、骋础叠础础受容体の発现が上昇しており、骋础叠础による兴奋を受けやすくなっていることを発见しました。骋础叠础による兴奋が引き起こす颁补2+への细胞内流入が、移动异常の原因であることも明らかにしました。

なお、移动中の颗粒细胞に対して骋础叠础が兴奋性に働く原因は、狈碍颁颁1共输送体にあり、狈碍颁颁1共输送体の阻害薬であるブメタニドは、异常移动を阻止することも突き止めました。

発见の意义と展望
本研究は、热性けいれんと将来のてんかん発症に関して、乳幼児期における骋础叠础の兴奋性作用が関与するという新知见を与えました。そして、骋础叠础の兴奋性作用を担う分子である狈碍颁颁1共输送体をターゲットとした、新规のてんかん予防法を提案しました。同时に、骋础叠础を活性化させる従来の热性けいれんの治疗法は、短期的にけいれん抑制効果があるものの、长期的にはむしろ、てんかんの危険性を高めてしまう可能性を指摘しました。

また、より一般的な研究意义として、脳疾患を考える上で、実际の脳で何が起こっているのかを视覚的に検証することは重要です。特に今回、乳幼児期の経験が将来の脳机能へおよぼす影响をどう検証していくか、という重要なテーマに新たな研究手法を提案できたことの学术的贡献度は大きいと考えます。このようなアプローチは、脳疾患における细胞?分子メカニズムの解明に役立ち、さらには创薬につながることが期待されます。