成体脳における神経細胞新生
成体脳における神経細胞新生と気分障害と気分障害ー
動物の研究からー 動物の研究からわかることわからないこと
わかることわからないこと
Adult neurogenesis and mood affective disorders– Implication and limitation of animal research
自然科学研究機構・生理学研究所分子神経生理部門／准教授

等
1.

誠司

はじめに

*

一方、神経幹細胞を培養によって同定するやり方

神経幹細胞は、発達期の脳において全ての神経も知られており、Neurosphere assayと呼ばれてい細胞・グリア細胞を産み出すのみならず、成体のる（図 1）。脳室周囲組織の細胞をFGF2/EGFを脳にも存在し、終生に亙ってneurogenic regionと含む無血清培地で培養すると、神経幹細胞が選択呼ばれる領域（齧歯類では嗅球や海馬）に新生神的に増殖し、5-7日後にはNeurosphereと呼ばれる経細胞を供給する。成体脳における神経細胞新生

浮遊細胞塊を生じる。低密度で培養した場合、１の意義は、未だ充分に解明されていないが、嗅覚個のNeurosphereは１個の神経幹細胞由来であるやある種の記憶に関係しているらしい。海馬におことから、脳に存在する神経幹細胞の数を見積もける神経細胞の新生は、様々な外的環境によってることができる。また、Neurosphere assayを利用変動するが、例えば、変化に富む環境でマウスをして、神経幹細胞の自己複製能や多分化能を検証飼育することによって、新生神経細胞の数が増加することができる。

4)する 。学習やエクササイズによっても海馬の神1)

経細胞新生が増加する一方で、ストレス環境下で2.

気分安定薬の神経幹細胞に対する効果は新生神経細胞は減少することがわかってきた 。

Neurosphere assayを用いて、神経幹細胞に直接さらに、ストレスモデルマウスに対する抗うつ薬作用して自己複製能を亢進させる薬剤のスクリーの効果が発揮されるには、海馬における神経細胞ニングを行ったところ、双極性気分障害の治療に新生が必須であることが報告され 、神経細胞新使われる気分安定薬のみにそのような効果が認め

生と気分(障害)との関係が強く示唆された。

られた（図２）。臨床の現場で気分安定薬を投与

2)

3)

5)

神経幹細胞には、特異的な細胞表面マーカー

する際には、血中濃度を厳密にコントロールしなが同定されておらず、１個の神経幹細胞を追跡ければならず、それを超えると副作用が出現した

したり、数の変動を計測するのは容易ではない。

り重篤な場合は致死となり得る。気分安定薬の比較的特異性の高いマーカーとして、Nestinや薬理作用をin vitroで測定する場合は、髄液中もしMusashi1などが知られているが、神経幹細胞よりくは脳内の治療域濃度で行う必要があるであろ分化の進んだ神経前駆細胞にも発現している。神う。これらの薬物、特にバルプロ酸 (VPA)やカル経幹細胞は分裂細胞であるので、核酸類似物質でバマゼピン(CBZ)は髄液移行が悪く、髄液中治療あるBrdUの取込みで分裂細胞を標識する方法が域濃度は血中濃度の15~20%である。Neurosphere

しばしば用いられているが、標識される細胞の大assayでLiCl, VPA, CBZの ３ 種 類 の 気 分 安 定 薬 を部分は神経幹細胞ではなく、神経前駆細胞である。

添加したところ、まさしく髄液中治療域濃度で* Seiji Hitoshi, MD, PhD: Associate Professor, Department of Neurobiology & Bioinformatics National Institute forPhysiological Sciences, Okazaki－ 66 －

成体脳における神経細胞新生と気分障害 ー 動物の研究からわかることわからないこと

マウス成体大脳冠状断
神経幹細胞

無血清+
FGF2/EGF
継 代分 化

MAP2

GFAP

O4

自己複製能多分化能図 1 Neurosphere assay
Neurosphere assayの概略を示す。成体脳で神経幹細胞が存在する脳室下層の組織を採取、酵素消化によって細胞を分散し、FGF2/EGFを添加した無血清培地で培養すると、直径0.1–0.2 mmくらいの浮遊細胞塊が生じる。Neurosphereである。継代培養と分化アッセイによって、各々自己複製能と多分化能を検証できる。

図 2 気分安定薬による Neurosphere の増加
A: Neurosphere assayの培地に様々な濃度の気分安定薬を加えて、Neurosphereの数を測定した。B: ３種類の気分安定薬の髄液中治療域濃度を示す。C:気分安定薬
添加によるNeurosphereの数を示す。髄液中治療域濃度では数が増加し、それより数倍高い濃度では減少した。*, P < 0.05。(文献５より一部改変)－ 67 －

老年期認知症研究会誌 Vol.17 2010

Neurosphereの形成が増加した。一方、髄液中治意な神経幹細胞数の上昇が見られた今回の結果

療域濃度の数倍（VPAやCBZでは血中治療域濃は、気分安定薬の治療効果が患者で得られるまで度に近い）の気分安定薬を培地に添加すると、に数週を要するという臨床観察結果を説明できNeurosphereの形成がむしろ阻害された。この結るものかもしれない。治療域Li+ 濃度であったマ果は、治療域を超える濃度での気分安定薬の毒性

ウスから培養されたprimary neurosphereは、よりに関係しているのかもしれない。

多くのsecondary neurosphere, tertiary neurosphereを

3.

気分安定薬を投与したマウスにおける神経幹細胞数の増加

次に、in vitroで観察された気分安定薬の神経幹細胞に対する効果が、in vivoでも成り立つかどう

産出したことから、このようなマウス脳内の神経幹細胞はより高い自己複製能を持っていたと考えられた。一方、高濃度のLiClを投与して、血中Li+ 濃度が4.36-6.59 mEq/Lと中毒域であったマウスでは、神経幹細胞の数が減少していた。

かを調べるため、気分安定薬の長期投与モデルマウスを作製した。例えば、LiCl (3 g/L)を飲水に

4.

おわりに

本研究で見出された気分安定薬の神経幹細胞にmEq/L (mean ± SD)で、ほぼ双極性気分障害患者対する効果は、① 髄液中の治療域濃度での、共に用いられる濃度と同等であった。時間経過を通の薬理作用として初めてのものである ② 薬剤

追ってLiCl投与後の脳内神経幹細胞の数を計測し投与から臨床効果を得るまでに数週を要するといたところ、徐々に増加して３週間後には有意な差う事実を説明し得る、という利点がある。神経幹となった（図 3）。またこの時、脳室下層におけ細胞の自己複製能の亢進や、それに引き続く神経る神経前駆細胞や、嗅球における新生神経細胞の細胞新生の増強が、どのように気分の安定化に結数も増加していた。薬物を投与して３週間後に有びつくのかなど、解明すべき点は多く残されていB
リチウム

A

C

Number of neurospheres/ brain (% of control)5)

Number of neurospheres/ brain (% of control)

混ぜて投与した場合、血中Li+ 濃度は0.86 ± 0.23(%)*150
100500lrontCo1w

2w

3w

LiCl(%)

150
100500*l
LiClront(toxic dose)Co
図 3 気分安定薬による脳内の神経幹細胞数の増加
A: マウスに気分安定薬を３週間投与し、Neurosphere assayによって脳内の神経幹細胞の数を計測した。B: 血中リチウム濃度を治療域に保った場合、神経幹細胞数は数週かけて増加した。C: 血中リチウム濃度が中毒域になった時には、逆に神経幹細胞数は減少した。*, P < 0.05。
（文献５より一部改変）－ 68 －

成体脳における神経細胞新生と気分障害 ー 動物の研究からわかることわからないことるものの、実験動物を用いた研究でもまだまだや

Duman, R., Arancio, O., Belzung, C. and Hen, R.

るべきこと、やれることは多いと感じている。本

(2003) Requirement of hippocampal neurogenesis

研究を発展させることにより、双極性気分障害のfor the behavioral effects of antidepressants.

病態解明や新たな気分安定薬の開発につながるこScience, 301: 805–809.とを夢見ている。

4） Reynolds, B. A. and Weiss, S. (1992) Generationof neurons and astrocytes from isolated cells of the文献

adult mammalian central nervous system. Science,

1） Kempermann, G., Kuhn, G. and Gage, F. H. (1997)
More hippocampal neurons in adult mice living in255: 1707–1710.
5） Higashi, M., Maruta, N., Bernstein, A., Ikenaka,

an enriched environment. Nature, 386: 493–495.

K. and Hitoshi, S. (2008) Mood stabilizing drugs

2） Gould, E., McEwen, B. S., Tanapat, P., Galea, L.

expand the neural stem cell pool in the adult brain

A. M. and Fuchs, E. (1997) Neurogenesis in thethrough activation of Notch signaling. Stem Cells,

dentate gyrus of the adult tree shrew is regulated

26: 1758–1767.

by psychosocial stress and NMDA receptor
activation. J Neurosci, 17: 2492–2498.
3） Santarelli, L., Saxe, M., Gross, C., Surget, A.,
Battaglia, F., Dulawa, S., Weisstaub, N., Lee, J.,

この論文は、平成20年7月5日（土）第17回近畿老年期痴呆研究会で発表された内容です。

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