マウス研究は、脳が睡眠中にゴミを取り出す方法を明らかにします

新しいネズミの研究は、おやすみなさいの睡眠が心を清めるという古い格言に新しい意味を与えます。

ロチェスター大学医療センターの研究者たちは、最近発見された、脳から老廃物を洗い流すシステムが主に睡眠中にアクティブであることを発見しました。

「この研究は、眠っているときと起きているときとで脳の機能状態が異なることを示しています」とロチェスター大学医療センターのトランスレーショナルニューロメディシンセンターの共同ディレクターであり、この研究の筆頭著者であるMaiken Nedergaard医学博士は述べています。

「実際、睡眠の回復の性質は、覚醒時に蓄積する神経活動の副産物の活発なクリアランスの結果であると思われます。」

ジャーナルに掲載された研究 理科、脳の老廃物除去の独自の方法（リンパ系として知られています）は睡眠中に非常に活発で、アルツハイマー病やその他の神経障害の原因となる毒素を取り除きます。

研究者たちはまた、睡眠中に脳の細胞のサイズが小さくなり、老廃物をより効果的に除去できることを発見しました。

新しい発見は、脳に特有の廃棄物除去のこれまで知られていなかったシステムのNedergaardと彼女の同僚による昨年の発見の結果です。

研究者によると、細胞の老廃物を体の残りの部分に配置するシステムであるリンパ系は脳にまで及んでいないという。これは、脳が自身の閉じた「生態系」を維持し、脳への出入りを制御する分子脳関門（血液脳関門）と呼ばれる複雑なシステムによって保護されているためです。

科学者たちは、新しい画像技術、つまり2枚の顕微鏡を使用して、マウス（脳が人間と非常に似ている）で、配管システムに相当するものを観察することができました。脳組織を通して脳脊髄液（CSF）を送り出して、老廃物を循環系に戻し、最終的には全身の血液循環系、最終的には肝臓に流れます。

研究者は、脳から老廃物をタイムリーに除去することが不可欠であり、アミロイドベータなどの有毒なタンパク質の未チェックの蓄積がアルツハイマー病につながる可能性があると説明しています。実際、ほとんどすべての神経変性疾患は細胞老廃物の蓄積に関連していると研究者たちは付け加えています。

研究者らは、睡眠中にグリフシステムがより活発になる可能性があるという手がかりの1つは、脳が消費するエネルギー量が睡眠中に劇的に減少しないことであると説明しました。脳脊髄液の圧送は大量のエネルギーを必要とするため、研究者は、クリーニングのプロセスは、目覚めていて情報を積極的に処理しているときに脳が実行する必要がある機能と互換性がない可能性があると推測しました。

マウスでの一連の実験を通じて、研究者らは、睡眠中にリンパ系がほぼ10倍活性化していること、および睡眠中の脳が著しく多くのアミロイドベータを除去していることを観察しました。

「脳は自由に使えるエネルギーが限られているため、2つの異なる機能状態、つまり、目を覚まして気づいている、または眠っていて掃除している、から選択する必要があるようです」とNedergaard氏は述べています。

「それはハウスパーティーのように考えることができます。ゲストをもてなすことも、家を片付けることもできますが、実際には両方を同時に行うことはできません。」

研究者を驚かせた別の発見は、脳の細胞が睡眠中に60パーセント「収縮」することでした。この収縮により、細胞間に空間が広がり、脳組織を介してCSFがより自由に洗浄できるようになると彼らは述べた。

研究者らはまた、ノルアドレナリンと呼ばれるホルモンは睡眠ではあまり活動的でないことを観察したと述べました。この神経伝達物質は、通常、恐怖や他の外部刺激に反応して、脳が覚醒する必要があるときに一気に放出されることが知られています。

研究者たちは、ノルアドレナリンが睡眠覚醒サイクル中の脳細胞の収縮と拡張を制御する「マスターレギュレーター」として機能する可能性があると推測しています。

「これらの発見は、アルツハイマー病のような「汚れた脳」疾患の治療に大きな影響を与えます」とネダーガードは述べた。

「脳がどのように、いつグリフシステムを活性化し、老廃物を取り除くかを正確に理解することは、このシステムを潜在的に調節し、より効率的に機能させるための取り組みにおける重要な最初のステップです。」

出典：ロチェスター大学医療センター