上原記念生命科学財団研究報告集, 33 (2019)

上原記念生命科学財団研究報告集, 33（2019）131. 5-HT2A 受容体刺激薬の精神疾患治療薬としての有用性
衣斐 大祐
名城大学 薬学部 薬品作用学研究室
Key words：抗うつ薬，難治性うつ病，セロトニン 5-HT2A 受容体，外側中隔核

緒 言
うつ病患者の約 30%が、抗うつ薬が効きにくい治療抵抗性（難治性）うつ病患者である［1］。さらに抗うつ薬の効果発現までに数週間要する事も現治療薬の問題点である。NMDA 受容体拮抗薬のケタミンは、難治性うつ病に対して即効性と持続性を有する抗うつ作用を示すとして、米国では既に臨床で使われはじめている［2］。しかし、ケタミンは、精神病様症状や依存形成を引き起こすことなどの問題が存在しており［3］、未だその使用は制限されている。最近の臨床研究からセロトニン 5-HT2A 受容体（以下、5-HT2A）刺激薬の psilocybin も治療抵抗性うつ病患者に対して即効性かつ持続性を有する抗うつ作用を示すことが明らかとなったが［4］、その詳細なメカニズムは不明である。さらに最近の、5-HT2A 刺激薬による副作用の発臨床報告から、難治性うつ病患者の前頭皮質の 5-HT2A 発現が低下していること［5］生頻度は、低く、安全性が高いことがヒトのメタ解析から明らかとされており［6］、うつ病治療における 5-HT2A の意、この義を明らかにする必要がある。またこれまでの我々の研究から 5-HT2A の下流シグナル経路が明らかとなり［7］シグナル経路が抗うつ作用に寄与している可能性がある（図 1）。しかし、5-HT2A 刺激を介した抗うつ作用に関わる詳細な分子機構は何も分かっていない。そこで本研究では、5-HT2A 刺激を介した抗うつ作用に関わる責任脳領域および5-HT2A 下流シグナル伝達経路の解明を目的とする。

図 1．セロトニン 5-HT2A 受容体下流シグナル経路
非定型（第二世代）の抗精神病薬の長期間にわたる曝露は、前頭皮質においてセロトニン 5-HT2A 受容体の密度を低下させ ERK シグナル経路を抑制する。それにより IκBαの発現が低下することにより NFκB の核への移行と、それにつづく Hdac2 遺伝子のプロモーター活性化がひき起こされる。NF-κB に依存的な HDAC2 発現増加は、エピジェネティックな制御を介してシナプスの再構築および可塑性にかかわる遺伝子の発現を抑制し、認知機能に影響をおよぼすことが明らかとなった。

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方 法
マウスは、6～8 週齢の C57BL6 雄性マウスを用いた。自由に飲食および飲水可能な環境下で、12 時間毎の明暗サイ
クルにて飼育･維持を行った。コルチコステロン（20 mg/kg）は 6 週齢のマウスを用いて 3 週間連続的に腹腔内投与した。選択的 5-HT2A 刺激薬として DOI または TCB-2 を、選択的 5-HT2A 遮断薬として volinanserin を、選択的 5-HT2C遮断薬として SB242084 用いた。行動解析として、うつ様行動の指標に強制水泳試験を、不安様行動の指標に高架式十字迷路試験と novelty–suppressed feeding 試験を、社会性行動を調べるために社会性行動試験および幻覚用行動を調べるために head-twitch 試験をそれぞれ行った。また、活性化脳領域を調べるために、c-Fos タンパクの標識のために免疫組織化学染色を行った。

結 果
1． セロトニン 5-HT2A 受容体刺激薬による抗うつ行動と幻覚様行動
セロトニン 5-HT2A 刺激薬の DOI または TCB-2 をマウスに腹腔内投与した、24 時間後に強制水泳試験を 15 分間行ったところ、DOI および TCB-2 はともに強制水泳試験での無動時間の短縮を示した（図 2）。この作用は少なくとも 3日間は継続して認められた。以上から、セロトニン 5-HT2A 刺激薬の単独処置は即効性と持続性を兼ね備えた抗うつ作用を示すことが示唆された。さらにセロトニン 5-HT2A 刺激薬による抗うつ作用は、5-HT2A 選択的拮抗薬のvolinanserine の前処置によって消失したが（図 2）、5-HT2C 選択的拮抗薬の SB242084 の前処置では影響を受けなかった。セロトニン 5-HT2A 刺激薬は、前頭皮質のセロトニン 5-HT2A 受容体の刺激を介して幻覚行動を引き起こすことが報告されている［8］。そこで、本研究では抗うつ作用を示した 0.1 mg/kg の DOI による head-twitch 反応を DOI 投
与直後から 30 分間調べたところ、この用量の DOI では幻覚様行動は引き起こされなかった。以上から、抗うつ作用を示す 5－HT2A 刺激薬の用量では幻覚様行動を引き起こさない可能性が示唆された。

図 2．強制水泳試験における 5-HT2A 刺激薬の作用マウスに 5-HT2A 刺激薬の DOI を処置し、24 時間後に強制水泳試験を行った。5-HT2A 遮断薬のvolinanserin は、DOI 処置の 30 分前に前処置した。*p < 0.05、 #p < 0.05、median with interquatile
range（n = 13～30）。F（2,57）= 9.77 p = 0.0076（One-way ANOVA followed by Dunn’s test）。

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2． うつ病モデルマウスにおけるセロトニン 5-HT2A 刺激薬による抗うつ作用
うつ病患者では HPA 軸のフィードバッグ破綻により血中の糖質コルチコイド（コルチゾール）レベルの上昇が認められている［9］。その臨床データに基づいたうつ病モデルマウスとして、糖質コルチコイド（コルチコステロン）を 6週齢から 3 週間、連続的に投与されたコルチコステロン投与マウスがうつ病モデルマウスとして広く用いられている［10］。本研究でも既報に基づいて、コルチコステロン投与マウスをうつ病モデルマウスとして用いた。コルチコステロン投与マウスは、高架式十字迷路、novelty-suppressed feeding 試験、強制水泳試験および社会性行動試験において、不安様およびうつ様行動の増加、さらに社会性行動の障害を示したが、それら情動行動異常は 0.1 mg/kg の DOI の投与によりコントロール群レベルまで改善した。このことは、うつ病モデルマウスで認められる行動異常に対しても 5HT2A 刺激薬は治療効果を示すことが示唆された。
3． セロトニン 5-HT2A 刺激薬による抗うつ作用に関わる脳領域の探索
セロトニン 5-HT2A 刺激薬による抗うつ作用に関わる脳領域を調べるために強制水泳試験終了後、灌流固定により脱血・固定を行い、免疫組織化学染色により、神経活性のマーカーである c-Fos タンパクの染色を行った。不安・うつ様行動や抗うつ作用に関わる様々な領域において c-Fos 染色を行ったところ、外側中隔核における c-Fos 陽性細胞数が0.1 mg/kg の DOI 処置によって有意に増加していた。一方、前頭前皮質や室傍核における c-Fos 陽性細胞数は溶媒処置コントロール群と DOI 処置群で変化は認められなかった。また、DOI 処置後、強制水泳試験において認められる外側中隔核での c-Fos 陽性細胞数の増加は 5-HT2A 選択的拮抗薬の volinanserine の前処置によってコントロールレベルにまで戻った。

図 3．外側中隔核の c-Fos 発現における 5-HT2A 刺激薬の影響マウスに 5-HT2A 刺激薬の DOI を処置し、24 時間後に強制水泳試験を行った。さらにその 1 時間半後に潅流固定により脳サンプルを得た。また 5-HT2A 遮断薬の volinanserin は DOI の 30 分前に処置した。
***p < 0.001、###p < 0.001、means±SEM（n = 4）
。F（2,57）= 27.09 p = 0.0002（One-way ANOVA followed

by Bonferroni's test）。Arrows indicate the c-Fos posiive cells。

考 察
強制水泳試験において 5-HT2A 刺激薬の DOI は、無動時間の短縮を示し、抗うつ作用を示すことが示唆された。また、コルチコステロン慢性処置によるうつ病モデルマウスで認められる不安様行動やうつ様行動も DOI の急性投与により改善された。さらに DOI 処置 24 時間後に強制水泳試験を施した後、灌流固定を行い、神経活性のメーカーであるc-Fos タンパクを染色したところ溶媒処置コントロール群と比較して、外側中隔核における c-Fos 陽性細胞数の有意な増加が認められた。さらに、その変化は 5-HT2A 拮抗薬 volinanserin の前投与により消失した。以上から、DOI による抗うつ作用およびそれに伴う外側中隔核における神経活性は、5-HT2A 依存的に生じていることが明らかとなった。また本研究では示していないが、DOI による強制水泳試験での無動時間の短縮は、少なくとも 3 日間以上持続することを明らかにしている。以上より、DOI の急性投与は、即効性と持続性を兼ね備えた抗うつ作用を示すことが示唆され
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た。本研究により、抗うつ薬の新たな分子標的として 5-HT2A が有用である可能性が示された。

共同研究者・謝辞
本研究の実施にあたり、名城大学大学院薬学研究科 薬品作用学研究室の平松正行博士と学生を含む多くの研究室員
および Virginia Commonwealth University School of Medicine の Javier Gonzalez-Maeso 博士に御支援を賜り、深く感謝申し上げます。本稿を終えるにあたり、本研究に御支援を賜りました上原記念生命科学財団に心より感謝申し上げます。

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