末梢血中のα-シヌクレイン繊維が内皮細胞LAG3のエンドサイトーシスを通じてパーキンソン病の病態進行を悪化させる

学術的背景

パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は加齢に伴う神経変性疾患であり、その主要な病理的特徴はα-シヌクレイン（α-synuclein, α-syn）の異常形成と伝播です。近年、研究により、パーキンソン病患者の血清中にα-シヌクレイン予形成繊維（α-syn preformed fibrils, α-syn PFFs）が存在することが明らかになりました。これらの末梢血中のα-syn PFFsは血液脳関門（Blood-Brain Barrier, BBB）を通過し、ニューロン損傷を悪化させることができますが、その具体的なメカニズムはまだ解明されていません。末梢血中のα-syn PFFsのパーキンソン病における役割をより深く理解するために、研究者たちは異なる重症度のパーキンソン病マウスモデルを構築し、α-syn PFFs伝播における内皮細胞LAG3（Lymphocyte-activation gene 3）のエンドサイトーシスのメカニズムを検討しました。

論文の出典

この研究は、中国広東省人民病院神経内科、広東省神経科学研究所、華南理工大学医学部のQingrui Duan、Qingxi Zhang、Shuolin Jiangらの研究チームによって共同で行われました。論文は2024年12月10日にAmerican Journal of Physiology-Cell Physiology誌に「Transmission of peripheral blood α-synuclein fibrils exacerbates synucleinopathy and neurodegeneration in Parkinson’s disease by endothelial LAG3 endocytosis」というタイトルで発表されました。

研究の流れ

1. パーキンソン病マウスモデルの構築

研究チームは、軽度の病理モデル（A53T only）と重度の病理モデル（A53T + brain fib）という2種類の異なる重症度のパーキンソン病マウスモデルを構築しました。軽度モデルは、A53T変異α-syn遺伝子を持つアデノ随伴ウイルス（AAV-A53T）を注射して誘導され、重度モデルはそれに加えて脳内にα-syn PFFsを注射することで病態変化を増悪させました。その後、研究者たちは静脈注射したα-syn PFFsがパーキンソン病病理に与える影響を観察しました。

2. 内皮細胞LAG3ノックアウトマウスモデル

α-syn PFFs伝播における内皮細胞LAG3の役割を研究するために、研究チームは内皮細胞特異的LAG3ノックアウトマウス（LAG3-ECs-CKO）を使用しました。このモデルを通じて、LAG3のエンドサイトーシスを阻害した場合のα-syn PFFs伝播への影響を検討しました。

3. 行動テスト

研究チームは、以下の行動テストを行いました： - ポールテスト（Pole Test）：マウスの運動遅延の程度を評価。 - ローターロッドテスト（Rotarod Test）：マウスの運動協調能力を評価。 - シリンダーテスト（Cylinder Test）：マウス前肢使用の対称性を評価。

4. 免疫組織化学分析

研究者たちは、マウスの脳組織に対して免疫組織化学染色を行い、ドーパミン作動性ニューロン（TH陽性細胞）の損失や病的なα-synの沈着状況を検査しました。さらに、免疫蛍光染色を用いてアストロサイト（GFAP）およびミクログリア（Iba-1）の活性化状況を分析しました。

5. ウェスタンブロット分析

研究チームはウェスタンブロット技術を用いて中脳組織におけるGFAP、Iba-1、およびリン酸化α-syn（p-α-syn）の発現レベルを検出し、末梢血中のα-syn PFFsが神経炎症および病的沈着に与える影響をさらに検証しました。

主要な結果

1. 末梢血中のα-syn PFFsが運動障害を悪化させる

研究では、静脈注射されたα-syn PFFsが軽度のパーキンソン病モデル（A53T only）における運動障害を有意に悪化させることがわかりましたが、重度モデル（A53T + brain fib）ではその影響は顕著ではありませんでした。これにより、末梢血中のα-syn PFFsの伝播がパーキンソン病の早期病態において重要な役割を果たしていることが示唆されます。

2. ドーパミン作動性ニューロンの損失

静脈注射されたα-syn PFFsは軽度モデルにおけるドーパミン作動性ニューロンの損失を有意に悪化させましたが、重度モデルではその影響は顕著ではありませんでした。これは行動テストの結果とも一致しており、末梢血中のα-syn PFFsがパーキンソン病の早期病態において重要な役割を果たしていることをさらに裏付けています。

3. 神経炎症反応

研究では、静脈注射されたα-syn PFFsが軽度モデルにおけるアストロサイトおよびミクログリアの活性化を有意に増加させ、p-α-synの沈着を悪化させることがわかりました。しかし、重度モデルではその影響は顕著ではありませんでした。これにより、末梢血中のα-syn PFFsの伝播がパーキンソン病の早期病態において重要な役割を果たしていることが示唆されます。

4. LAG3のエンドサイトーシスの阻害

LAG3-ECs-CKOマウスを使用したところ、LAG3のエンドサイトーシスを阻害することでα-syn PFFsの伝播が有意に減少し、パーキンソン病マウスの運動障害、ドーパミン作動性ニューロンの損失、および神経炎症反応が改善されることがわかりました。これにより、内皮細胞LAG3を標的とすることが早期パーキンソン病治療の潜在的な戦略になる可能性が示されています。

結論と意義

この研究は、末梢血中のα-syn PFFsがパーキンソン病の早期病態において重要な役割を果たしていることを明らかにし、内皮細胞LAG3のエンドサイトーシスによるα-syn PFFs伝播のメカニズムを解明しました。研究結果は、末梢血中のα-syn PFFsの伝播がパーキンソン病の病態進行を有意に悪化させることを示しており、LAG3のエンドサイトーシスを阻害することでα-syn PFFsの伝播を効果的に減少させ、パーキンソン病の症状および病態変化を改善できることを示しています。この発見は、早期パーキンソン病治療の新しい方向性を提供し、内皮細胞LAG3を標的とすることが疾患修飾療法になる可能性があります。

研究のハイライト

1. 革新的なモデル構築：研究チームは異なる重症度のパーキンソン病マウスモデルを構築し、末梢血中のα-syn PFFsがパーキンソン病の早期病態における役割を初めて検討しました。
2. LAG3メカニズムの解明：研究では、内皮細胞LAG3がα-syn PFFs伝播におけるエンドサイトーシスの役割を初めて明らかにし、パーキンソン病治療の新たなターゲットを提供しました。
3. 多角的な検証：行動テスト、免疫組織化学分析、ウェスタンブロットなど多角的な手法で末梢血中のα-syn PFFsがパーキンソン病病態に与える影響を検証し、結果の一貫性が高いことが確認されました。

その他の価値ある情報

研究チームは、赤血球由来のエクソソームなどの他の可能性のあるα-syn PFFs伝播経路についても検討しました。今後の研究では、これらのメカニズムをさらに探求することで、パーキンソン病治療のさらなる可能性を提供できるでしょう。

この研究を通じて、私たちはパーキンソン病の病態メカニズムに対する理解を深めただけでなく、早期パーキンソン病治療のための新しい方向性と潜在的なターゲットを提供することができました。