脳を保護し感染や炎症を監視する脳の構成要素が発見された

この新しい研究は、ロチェスター大学およびコペンハーゲン大学のトランスレーショナル神経医学センターの共同ディレクターであるマイケン・ネーデルガード医学博士と、コペンハーゲン大学の神経解剖学教授であるシェルド・ムルゴード医学博士の研究室から発表されたものだ。ネーデルガード博士とその同僚らは、人間の脳の基本的な仕組みに関する理解を一変させ、神経科学の分野に重要な発見をした。その中には、これまで見落とされていたグリアと呼ばれる脳の細胞の多くの重要な機能や、グリンパティックシステムと名付けられた脳独自の排泄プロセスの詳細が含まれている。

ネーデルガード博士は、「脳内とその周辺の脳脊髄液（CSF）の流れを分離して制御する新しい解剖学的構造が発見されたことで、CSFが脳からの老廃物の輸送と除去だけでなく、脳の免疫防御をサポートするという高度な役割を果たすことが、より明確になった」と述べている。

この研究では、体の他の部分とバリアを作り、脳脊髄液を浴びている状態を維持している脳を包んでいる膜に着目したものだ。従来、髄膜層と呼ばれるものは、硬膜、くも膜、膠質と呼ばれる個々の層から構成されていると理解されていた。

今回、米国とデンマークに拠点を置く研究チームが発見した新しい層は、くも膜下層の下の空間である、くも膜下腔をさらに2つの区画に分け、研究チームがSubarachnoidal LYmphatic-like Membraneの略称でSLYMと名付けた部分である。 この論文の研究の多くは、マウスにおけるSLYMの機能を説明するものだが、研究者らは、ヒトの成体脳においても実際にSLYMが存在することを報告している。

SLYMは中皮と呼ばれる膜の一種で、肺や心臓など、体内の他の臓器を覆っていることが知られている。中皮は通常、臓器を取り囲んで保護し、免疫細胞を抱き込んでいる。中枢神経系にも同様の膜が存在するかもしれないという考えは、この研究の筆頭著者であるムルゴード博士が最初に投げかけた疑問であった。博士は、発生神経生物学と、脳を保護するバリアシステムを研究している。

新しい膜は非常に薄く繊細で、厚さは1個か数個の細胞で構成されている。 しかし、SLYMは非常に小さな分子しか通過させない堅いバリアであり、「きれいな」CSFと「汚れた」CSFを分けているようである。 この最後の観察は、SLYMがグリンパティックシステムで果たす役割の可能性を示唆している。グリンパティックシステムでは、髄液の流れと交換を制御し、新鮮な髄液を流入させる一方で、アルツハイマー病やその他の神経疾患に関連する有毒タンパク質を中枢神経系から洗い流しているのだ。この発見により、研究者はグリンパティックシステムの仕組みをより正確に理解することができる。この研究は、米国国立衛生研究所のBRAIN Initiativeからロチェスター大学のTranslational Neuromedicineセンターに最近供与された1300万ドルの助成金の対象である。

SLYMはまた、脳の防御にも重要な役割を果たすようだ。 中枢神経系には自前の免疫細胞集団が存在し、膜の完全性によって外部の免疫細胞の侵入を防いでいる。さらに、SLYMは中枢神経系免疫細胞の独自の集団を受け入れているようだ。この集団はSLYMを利用して脳の表面を監視し、通過するCSFに感染の兆候がないかどうかスキャンすることができるようになっている。

SLYMの発見により、脳疾患におけるSLYMの役割について、さらなる研究の扉が開かれた。たとえば、炎症や老化が進むと、より大きく多様な免疫細胞が膜上に集まってくることに着目している。 また、外傷性脳損傷で膜が破れると、その結果、髄液の流れが阻害され、中枢神経系以外の免疫細胞が脳に入り込むようになる。

これらと類似の観察結果は、多発性硬化症、中枢神経系感染症、アルツハイマー病などの多様な疾患が、SLYMの機能異常によって引き起こされたり悪化したりする可能性を示唆している。また、薬物や遺伝子治療薬の脳への送達がSLYMの機能によって影響を受ける可能性も示唆されており、新世代の生物学的治療法が開発される際には、この点を考慮する必要があるものと思われる。

[News release] [Science abstract]

SLYMはSubarachnoidal LYmphatic-like Membraneの略で、免疫細胞が脳を監視するためのバリアおよびプラットフォームとして機能する。(出典：コペンハーゲン大学)