電針が自噬を調節することでパーキンソン病の症状を改善する研究

学術的背景

パーキンソン病（Parkinson’s disease, PD）は世界的に2番目に多い神経変性疾患であり、その主な特徴は中脳黒質におけるドーパミン（dopamine, DA）ニューロンの徐々の喪失とα-シヌクレイン（α-synuclein）の異常蓄積であり、運動機能の障害、例えば運動緩慢、硬直、安静時振戦、および歩行障害を引き起こす。現在、パーキンソン病の治療は主にドーパミン補充療法に依存しており、特にレボドパ（levodopa）が使用される。しかし、レボドパは進行期において効果のウィンドウが狭く副作用が顕著であるという課題がある。そのため、安全で効果的な代替療法の探索が研究の焦点となっている。

自噬（autophagy）は、細胞が異常、凝集、または誤って折りたたまれたタンパク質を自己分解するプロセスであり、ニューロンの恒常性を維持するために重要である。研究によると、パーキンソン病患者や動物モデルでは自噬機能が損なわれており、自噬機能を回復することが神経保護に重要である可能性がある。核因子E2関連因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2, NRF2）は自噬関連遺伝子を調節する重要な因子であり、自噬関連タンパク質の発現を活性化することで細胞の恒常性を維持する。電針（electroacupuncture, EA）は副作用が少なく効果的な代替療法として臨床で広く使用されているが、電針がNRF2シグナル経路を通じて自噬を調節し、神経保護を発揮するかどうかはまだ明確ではない。

論文の出典

本論文は、Jiping Zhang、Zhiyi Fuら複数の著者による共同研究であり、中国南方医科大学中医薬学院、中国人民解放軍南部戦区総医院超音波診断科、清華大学北京清華長庚医院神経外科などの研究チームが主に担当した。論文は2025年1月2日に『Journal of Neurophysiology』誌に初めて掲載され、DOIは10.1152/jn.00497.2024。

研究の流れ

1. 動物モデルの作成とグループ分け

研究では、8～10週齢の雄のC57BL/6野生型（wild-type, WT）マウスとNRF2遺伝子ノックアウト（knockout, KO）マウスを使用した。パーキンソン病モデルは、1-メチル-4-フェニル-1,2,3,6-テトラヒドロピリジン（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine, MPTP）を7日間連続で腹腔内投与して作成した。MPTP投与後、WTマウスはMPTP群、MPTP+電針群、およびMPTP+レボドパ（Madopar, MA）群の3つにランダムに分割され、NRF2 KOマウスはMPTP群とMPTP+電針群に分けられた。

2. 電針介入

電針介入は、百会穴（GV20）と太衝穴（LR3）を選択して行われた。電針刺激の周波数は2 Hzで、毎日20分間、14日間続けた。電針群のマウスは治療中に覚醒状態を保ち、MA群のマウスにはレボドパを投与した。

3. 行動学分析

回転棒試験（rotarod test）と棒試験（pole test）を用いてマウスの運動機能を評価した。回転棒試験では、回転棒の速度が徐々に増加する中でマウスが棒上に留まる時間が記録され、棒試験ではマウスが棒の頂点から床まで降りる時間が測定された。

4. 組織学分析

行動学テスト後、マウスは麻酔をかけられ、心臓灌流を行われ、脳組織を取り出して免疫組織化学（immunohistochemistry, IHC）および免疫蛍光（immunofluorescence, IF）染色を行い、チロシンヒドロキシラーゼ（tyrosine hydroxylase, TH）およびα-シヌクレインの発現レベルを検出した。さらに、透過型電子顕微鏡（transmission electron microscopy, TEM）を用いて黒質におけるオートファゴソームとリソソームの数の変化を観察した。

5. 分子メカニズム研究

Western blotおよび逆転写定量ポリメラーゼ連鎖反応（reverse transcription quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR）を通じて、自噬関連タンパク質（ATG7、LC3II、p62）およびNRF2シグナル経路関連分子（NRF2、KEAP1）の発現レベルを検出した。

主な結果

1. 電針が運動機能を改善

電針とレボドパ治療は、MPTP誘導マウスの運動機能障害を有意に改善した。回転棒試験および棒試験では、電針群とMA群のマウスはMPTP群のマウスよりも運動パフォーマンスが顕著に向上した。

2. 電針がドーパミンニューロンを保護

MPTP群のマウスでは黒質におけるTH陽性ニューロンの数が著しく減少したが、電針とレボドパ治療はニューロン喪失を有意に減少させた。さらに、電針はα-シヌクレインの発現レベルを有意に低下させた。

3. 電針が自噬機能を回復

MPTP群のマウスでは自噬関連タンパク質ATG7とLC3IIの発現が著しく低下し、p62レベルが上昇し、自噬機能が損なわれていることが示された。電針とレボドパ治療はATG7とLC3IIの発現レベルを有意に上昇させ、p62レベルを低下させ、自噬機能が回復したことが示された。

4. 電針がNRF2シグナル経路を活性化

電針は総NRF2および核NRF2の発現レベルを有意に上昇させ、KEAP1の発現レベルを低下させた。NRF2 KOマウスでは、電針の自噬関連タンパク質に対する調節効果が消失し、神経保護作用も見られなかった。

結論

本研究は、電針がNRF2シグナル経路を活性化して自噬機能を調節することで、MPTP誘導のパーキンソン病マウスの運動機能とドーパミンニューロンの喪失を改善することを示した。この発見は、電針治療のメカニズムに関する新たな知見を提供するだけでなく、パーキンソン病の治療戦略に新たな方向性を示すものである。

研究のハイライト

1. 電針の神経保護作用：電針はMPTP誘導マウスの運動機能障害を著しく改善し、ドーパミンニューロンの喪失を減少させた。
   
2. 自噬機能の回復：電針はATG7とLC3IIの発現を上昇させ、p62レベルを低下させ、自噬機能を回復させた。
   
3. NRF2シグナル経路の鍵となる役割：電針の神経保護と自噬調節作用は、NRF2シグナル経路の活性化に依存している。
   
4. 革新的な実験設計：研究では行動学、組織学、分子生物学の多様な方法を組み合わせ、電針の効果とメカニズムを体系的に検証した。
   

科学的価値と応用価値

本研究は、電針治療のメカニズムについての理解を深めるだけでなく、NRF2シグナル経路に基づいたパーキンソン病治療戦略の開発に理論的基盤を提供するものである。今後、電針は副作用が少なく効果的な代替療法として、パーキンソン病の臨床治療において更に広く応用されることが期待される。