薬理学の新世紀 を拓 く
てん かん発現 の分子機構:
難治性 てん かん治療薬開発 に向 けて
大 森 京 子'),稲 垣 千 代 子1),笹 征 史2) 要 約:難 治 性 て ん か ん の 治 療 薬 の 開 発 に は,て ん か ん 原 性 の 発 現 に 関 わ る基 本 的 な病 態 生 理 を把 握 し,こ れ を標 的 と した薬 物 を考 案 す る こ とが 必 要 と さ れ る.本 総 説 で は, こ う した 薬 物 開発 の 標 的 と して の,て ん か ん 原 性 の発 現 ・ 発 達 を担 う分 子 レベ ル の 変 化 に 焦 点 をあ て,概 説 す る.c-fbsを は じ め とす る 最 初 期 遺 伝 子 お よ び こ れ に続 くnerve growthfactor(NGF)やbrain-derivedneurotrophicfac-tor(BDNF)の 発 現 は,一 過 性 の 神 経 興 奮 を長 期 的 な 神 経 可 塑 性 の 変 化 へ と発 展 させ る分 子 機 構 の カ ス ケ ー ドの 初 期 の 現 象 と して 重 要 で あ る こ とが 証 明 さ れ た.Srcフ ァ ミ リ ー に 属 す る 非 受 容 体 型 チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ:Fynは, NMDA受 容 体 の サ ブ ユ ニ ッ トNR2Bの チ ロ シ ン リ ン酸 化 を介 して キ ン ドリ ン グ発 達 を促 進 す る と推 察 さ れ た.抑 制 系 の異 常 と して は,ヒ ト側 頭 葉 て ん か ん 脳 の て ん か ん原 性 海 馬 に お け る グ ル タ ミ ン酸 依 存 性 のGABA遊 離 の 低 下 が 観 察 され,GABAtransporterの 減 少 に よ る もの と考 え ら れ た.興 奮 系 の 異 常 と して,て ん か ん 原 性 海 馬 に お い て, け い れ ん 発 作 に 先 立 つ グ ル タ ミ ン酸 の 遊 離 増 加,NMDA グ ル タ ミ ン酸 受 容 体 の 反 応 性 の 増 加,AMPA受 容 体 の 発 現 増 加 が 認 め られ,特 にAMPA受 容 体 刺 激 が キ ン ドリ ン グ成 立 後 の け い れ ん に 強 く関 わ っ て い る こ とが示 さ れ た. ヒ ト家 族 性 て ん か ん 遺 伝 子 の 解 析 か ら,K+チ ャ ネ ル の 遺 伝 子KCNQ2,KCNQ3,ニ コチ ン受 容 体 α4サ ブ ユ ニ ッ ト の遺 伝 子CHRNA4,シ ス タ チ ンBの 遺 伝 子 な ど の 異 常 や 変 異 が 見 い だ され て い る.ま た,て ん か ん モ デ ル マ ウ ス と して 知 られ るElマ ウ ス に お い て は,複 数 の 遺 伝 子 の 変 異 キ ー ワ ー ド:て ん か ん 原性,分 子 機 構,キ ン ドリ ング, て ん か ん モ デ ル動 物,て んか ん 遺伝 子 1)関西 医 科 大 学 薬 理 学 教 室 (〒570-8506守 口 市 文 園 町10-15) 2>広島 大 学 医 学 部 薬 理 学 教 室 (〒734-8551広 島 市 南 区 霞1-2-3) 原稿 受 領 日:1999年6月30日 編集委員会 依頼総説 が 発 作 に 関 与 し,そ の う ち の ひ と つEl-1はCemloplasmin 遺 伝 子 の 異 常 を 含 む.SER(spontaneousepilepticrat: Z∫/Zε,伽/伽)の て ん か ん 形 質 を 担 う2つ の 原 因 遺 伝 子 Z`,診7π 遺 伝 子 の う ち`m遺 伝 子 にaspartoacylase遺 伝 子 を 含 む 広 範 な 欠 失 が 認 め ら れ た.こ の 結 果 脳 内 で 増 加 す る N-acetyl一 五一aspartate(NAA)が け い れ ん 発 作 誘 発 に 関 与 す る と 考 え ら れ た. 1.は じ め に て ん か ん発 作 と は大 脳 皮 質 ニ ュ ー ロ ンの 同期 性 過 剰 放 電 に起 因 す る 臨床 発 作 症 状 を い い,こ の 発 作 が 反 復 して お こ る こ と を特 徴 とす る.て ん か ん 発 作 を反 復 させ る慢 性 脳 傷 害 を て ん か ん 原性 変 化 とい い,こ の 変 化 が 進 行 す る と発 作 が 頻 発 し,さ ら に発 作 の 重 積 へ と発 展 す る.成 人 の て ん か ん 患 者 の3∼4人 に1人 は,こ う した て ん か ん 原 性 変 化 が 著 しい た め現 在 用 い られ て い る抗 痙 攣 薬 治 療 に 抵 抗 し,難 治性 で あ る.従 っ て,こ の 難 治 性 て ん か ん に 対 す る よ り根 治 的 で 安 全 な 薬 物 の 開発 が て ん か ん 治 療 の 中 心 課 題 に な っ' て い る.現 在 用 い られ て い る多 くの 抗 て ん か ん 薬 の 作 用 は, 抗 痙 攣 効 果 が 主 体 で あ り,て ん か ん 原 性 の増 強 に対 す る抑 止 効 果 は少 な い と さ れ て い る.こ の 点 を克 服 し,難 治 性 て ん か ん の 新 しい 薬 物 の 開 発 を行 な う に は,て ん か ん原 性 の 増 強 過 程 に 関 与 す る 分 子 ・細 胞 レベ ル の変 化 の 把 握 と,そ れ に基 づ い た 理 論 的 ア プ ロ ー チ を行 な う こ とが 肝 要 と考 え られ る. 治 療 を行 な っ て も発 作 が 減 少 し ない よ うな 難 治 性 て ん か ん の 特 徴 と して,① 側 頭 葉 が そ の 焦 点 部 位 に な りや す い こ と,② 器 質性 病 変 や 重積 発 作 時 の 過 剰 興 奮 に よ る神 経 損 傷 が 根 底 に あ る こ と,③ この 結 果 生 じ る慢 性 の 興 奮 刺 激 や, 頻 回発 作 に よ り長 期 に わ た る て ん か ん原 性 の 増 強 が 生 じて い る こ と,な どが挙 げ られ て い る.反 復 刺 激 に よ る て ん か ん 原 性 の増 強 過 程 を研 究 す る の に好 適 な 実 験 モ デ ル が キ ン ド リ ング(燃 え上 が り現 象)で あ り,こ れ を用 い て,多 く の 分 子 ・細 胞 レベ ル の 検 討 が な さ れ て きた.ま た,カ イニTable 1 Examples of molecular mechanisms for development of epileptogenesis ン酸 モ デ ル は,神 経 損 傷 ・細 胞 死 とて んか ん 原 性 の獲 得 の 関 係 を知 る上 で 有 用 で あ り,側 頭 葉 て んか ん に 近 い モ デ ル と され て い る.さ らに,難 治 性 て ん か ん の 治 療 の 目的 で 行 な わ れ る側 頭 葉 摘 出術 に よ り得 られ た 組 織 は,生 き た病 態 解 析 が 行 な わ れ る た め,神 経 化 学 ・生 理 学 的 に 貴 重 な多 く の 情 報 を もた ら して きた.近 年 の 遺 伝 子 工 学 的 手 法 の発 達 に よ り,特 定 の 遺 伝 子 を欠 失 な い し は過 剰 発 現 す る動 物 の 製 作 が 可 能 に な り,動 物 モ デ ル お よ び疾 患 か ら得 られ た情
報 や,純 粋 に薬 理 学 的 知 見 か ら想 定 さ れ る 分 子 につ い て, て ん か ん 原 性 増 強 との 関 連 を確 認 で きる よ う に な っ て きた. ま た,自 然 発 症 て ん か ん ラ ッ トまた は マ ウス な どの系 統 化 さ れ た 遺伝 子 変 異 動 物 にお い て 責 任 遺 伝 子 が 同定 され る よ う に な り,て ん か ん の 型 と異 常 な分 子 機 構 との 関係 が 明 ら か に さ れ つ つ あ る. 本 総 説 で は,先 ず,動 物 モ デ ル,ヒ トの 摘 出 て ん か ん 焦 点 部 位 か ら得 られ た 多 くの情 報 の う ち,両 者 に共 通 に見 ら れ た り,遺 伝 子 改 変 動 物 を 用 い た 方 法 な ど に よ りて ん か ん 原 性 成 立 へ の 関与 が 比 較 的 に 明 確 に され て い る分 子 機 構 に つ い て 述 べ る(表;表 お よび 文 中 の*印 は本 年 日本 薬 理 学 会 年 会 シ ン ポ シ ウ ム の 内容 も含 む).次 に,カ イ ニ ン酸 モ デ ル な どで 観 察 され る よ うな,一 過 性 の 過 剰 興 奮 に伴 う神 経 細 胞 死 と慢 性 の て ん か ん 発 作 発 現 との 関係 を細 胞 レベ ル で探 る.最 後 に,自 然 発 症 て ん か ん の 見 られ る 遺 伝 子 変 異 動 物 を用 い た解 析 に よ り,て んか ん 原 性 獲 得 の メ カ ニ ズ ム に新 た な分 子 機構 が 加 え られ つ つ あ るが,こ の よ う な成 果 や 同 動 物 を用 い た 治 療 的 ア プ ロ ー チ に関 す る 最 近 の 知 見 に つ い て 述 べ る. 2.キ ン ド リン グの神 経機 序 比 較 的 長 期 間 に わ た り,脳 局 所 に 電 気 刺 激 を加 え て毎 日 後 発 射 を起 こ して い る と,最 初 ご く軽 微 な け い れ ん に と ど まっ て い た もの が 次 第 に 増 強 し,部 分 発 作 が 見 ら れ る よ う に な り,や が て 二 次 性 全 般 発 作 へ と発 展 す る.こ の現 象 は キ ン ドリ ン グ と呼 ば れ,い っ た ん 形 成 さ れ た て んか ん 原 性 は 刺 激 中止 後 も長 期 に わ た っ て存 続 す る.形 態 学 的 に は 海 馬 門 のmossycellsの 減 少 や 穎 粒 細 胞 軸 索mossy∬berの 発 芽 を見 る(後 述)の み で,そ の 程 度 も ヒ ト側 頭 葉 て ん か ん や カ イ ニ ン酸 モ デ ル の 場 合 に 比 べ て低 い.こ の た め,本 モ デ ル は,後 天 的 な 反 復 性 また は持 続 性 の 刺 激 に よる て ん か ん原 性 の 増 強 過 程 を機 能 的 に 解 析 す る の に適 して い る. キ ン ドリ ン グ型 の て ん か ん原 性 変 化 は,後 発 射 が 大 脳 辺 縁 系(と く に海 馬 や扁 桃 核)に 伝 播 す る か 否 か に よ りそ の 出 現 が 左 右 され る こ とか ら,こ の 部 位 が 中 心 に な っ て 起 こ る シ ナ プ ス 結 合 能 の 長 期 増 強現 象 と して と ら え られ て い る. 3.て ん か ん原 性 の増 強 過 程 に関 与 す る 可 能 性 の あ る 分 子 機 構 (1)最 初 期 遺 伝 子 c-fbsの よ う な最 初 期 遺 伝 子 は,神 経 刺 激 に 伴 っ て 一 過 性 に 誘 導 さ れ,他 の 遺 伝 子 のAP-1配 列 に結 合 し て そ れ ら の プ ロモ ー ター 活 性 を制 御 す る.こ の た め,一 過性 の 神 経 興 奮 を長 期 的 な神 経 可 塑 性 の 変 化 へ と発 展 させ る つ な ぎの 分 子 と して 有 力 視 さ れ て い る.渡 辺 ら は,c-fbs遺 伝 子 を 欠 失 した 遺 伝 子 改 変 マ ウ ス を用 い て キ ン ドリ ング 実 験 を行 な い,こ の マ ウ ス で キ ン ドリ ン グ成 立 の 遅 延,海 馬 の 上 穎 粒 細 胞 領 域 に観 察 され るmossyfiberの 発 芽 の 低 下 な どが 起 こ る こ と を示 し た(1).自 然 発 生 て ん か ん の モ デ ル で あ るELマ ウス は,そ の て ん か ん 原 性 の獲 得 に は 遺 伝 的 素 因 に加 え て,放 りあ げ 刺 激 に よ る発 作 の 反 復 と い う後 天 的 要 因 も必 要 で あ り,ヒ トて ん か ん に近 い モ デ ル と され て い る. こ の モ デ ル で は,長 期 間 の 発 作 の 反復 に よ り易 け い れ ん性 が 生 じる よ うに な る と,発 作 の 間 欠 期 に もc-fbs発 現 の 増 加 が 見 られ る よ う に な っ た(2*).ま た,1回 の エ タ ク リ ン酸(Cr・ATPase阻 害 薬)脳 室 内投 与 に よ る 全 身 性 強 直 間代 発 作 を マ ウス に起 こ させ る と,約2週 間 を 経 て 易 け い れ ん性 が 見 られ る よ うに な るが,こ の 易 け い れ ん 性 出現 に 先 だ っ て 海 馬 のC-fOS発 現 が 高 ま り,こ の 上 昇 は 少 な く と も2週 間以 上 持 続 した(3*).こ れ らの 知 見 か ら,c-fbsな どの 最 初 期 遺伝 子 の発 現 が,て ん か ん 原 性 成 立 の 分 子 機 構 の カス ケ ー ドの 初 期 の現 象 と して 重 要 で あ る こ とが 示 唆 さ れ た. (2)成 長 因 子 カ イ ニ ン酸 刺 激 や キ ン ド リ ン グ刺 激 に よ り海 馬 特 に 歯 状 回 穎 粒 細 胞 に お い てnervegrowthfactor(NGF)お よ び brain-derivedneurotrophicfactor(BDN:F)のmRNA の 発 現 が1∼2時 間 を ピ ー ク と し て急 速 に 高 ま る.こ れ ら 因 子 の発 現 増 加 が キ ン ド リ ング 成 立 に 関 与 す る可 能 性 が 検 討 さ れ て い る.す な わ ち,NG:Fを ラ ッ トの 脳 室 内 に持 続 注 入 を しな が らキ ン ドリ ング 実 験 を行 な う と,キ ン ドリ ン グ の成 立 が 早 ま る と共 に上 穎粒 細 胞 領 域 のmossy飾erの 発 芽 の 増 加 が 観 察 され た(4).ま た,NGFに 対 す る抗 体 の 脳 室 内 投 与 に よ っ て は 反 対 の 効 果 が 得 ら れ た(5).BDN:F の キ ン ド リ ン グ 成 立 へ の 関 与 は,BDN:F欠 失 の ヘ テ ロ 変 異 マ ウ ス にお い て キ ン ドリ ン グ成 立 が 著 し く遅 延 す る こ と (6),さ らに,BDNFの 高 親 和 性 受 容 体TrkBリ ガ ン ド結 合 部 位 とIgG:Fc部 分 の接 合 体 を ラ ッ ト脳 室 内 に投 与 して TrkBの 活 性 化 を抑 制 す る こ と に よ り,キ ン ドリ ン グが 抑 制 され た こ と(7)な ど か ら推 察 され た.NGFの 遺 伝 子 プ ロ モ ー タ ー 領 域 に は,AP-1配 列 が あ り,c-fosやcjunな どの 最 初 期 遺 伝 子 の 発 現 増 加 に続 い て 転 写 活 性 が 高 ま る と 考 え られ る が,BDN:Fの 遺 伝 子 に は こ の よ う な 配 列 は な くそ の 転 写 活 性 増 加 は他 の メ カ ニ ズ ム に よ る よ うで あ る. NGF,BDN:Fの 発 現 持 続 時 間 は 比 較 的 長 い(24時 間 ぐ ら い まで)の で,毎 日刺 激 を行 な うキ ン ド リ ン グの 過 程 で は 持 続 的 発 現 が 起 こ っ て い る と考 え られ,直 接 海 馬 内 の シ ナ プ ス 結 合 能 の 増 強 に 関 わ っ て い る 可 能 性 が あ る.本 来,標 的 細 胞 由 来 の 神 経 成 長 因 子 と して 知 られ る これ らの 因子 が, シナ プス 伝 達 促 進 に も関 わ っ て い る こ とは最 近 知 られ る よ う に な っ た(8,9).カ イ ニ ン酸 モ デ ル や エ タ ク リ ン酸 モ デ ル にお い て も,痙 攣 発 作 後1週 間 以 後 にNG:F活 性 ま た は
NGFmRNAの 発 現 の 持 続 的 増 加 が 観 察 さ れ て い る (3*,10). (3)非 受 容 体 型 チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ FynはSrcフ ァ ミ リー に 属 す る 非 受 容 体 型 チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ で あ り,シ ナ プ ス の 可 塑 性 にお い て 重 要 な役 割 を果 た して い る こ と が 知 ら れ て い る.Fynを 欠 失 した 遺 伝 子 改 変 マ ウ ス は キ ン ドリ ン グ成 立 の 遅 延 を示 した(11).児 島 ら は,前 脳 ニ ュ ー ロ ン に お い て 正 常 型F)mま た は活 性 型 Fynを 過 剰 発 現 す る マ ウ ス を作 成 し,正 常 型 発 現 マ ウ ス で は キ ン ドリ ン グ成 立 が 早 期 に起 こ る こ と,活 性 型 発 現 マ ウ ス で は易 痙 攣 性 に加 え て 自発 痙 攣 が 多 発 す る こ と を示 し た(12*).さ ら に,Fynに よ りチ ロ シ ン リ ン酸 化 を 受 け る 分 子 の ひ とつ と してNMDA受 容 体 の サ ブユ ニ ッ トNR 2Bが 同 定 さ れ た.こ れ ら の 結 果 か ら,Fynの 活 性 化 は, NMDA受 容 体 の 反 応 性 を 変 え る こ とに よ り,キ ン ドリ ン グ の発 達 に 関与 す る可 能 性 が 考 え られ た. (4)抑 制 系 て ん か ん 原 性 成 立 の 過 程 で 観 察 さ れ る神 経 の過 剰 興 奮 の 根 底 に は,海 馬 に お け るGABAを 介 し た 抑 制 の 低 下 が 存 在 す る可 能 性 が あ る.Duringら は,ヒ ト側 頭 葉 て ん か ん 患 者 脳 のinvivomicrodialysis法 に よ り,て ん か ん 原 性 海 馬 にお け る グ ル タ ミ ン酸 依 存 性Ca2+非 依 存 性 のGABA 遊 離 が,反 対 側 健 側 の そ れ に比 し,低 下 して い る こ と を見 出 し た.同 様 のGABA遊 離 低 下 は ラ ッ トの 扁 桃 核 キ ン ドリ ング で も見 られ,こ の 低 下 はGABAtransporterの 数 の 減 少 に よ る もの と考 え られ た(13,14).GABA合 成 酵 素glutamicaciddecarboxylase(GAD)に は2つ のiso-fbrmGAD67,GAD65が 存 在 し,GAD67はGABAの 基 本 量 の 供 給 に,GAD65はGABAの 急 激 な 需 要 に対 す る 供 給 に 関 与 す る と さ れ て い る.GAD67の 欠 失 マ ウ ス は 生 後 す ぐに死 亡 した が,GAD65欠 失 マ ウ ス はGABAの 基 本 量 やholo-GAD活 性 は 正 常 レベ ル を 保 持 して い た が,自 発 痙 攣 や 易 痙 攣 性 を生 じた(15).こ の よ う に て ん か ん原 性 成 立 に急 激 な神 経 興 奮 に対 応 したGABAの 生 成 や 遊 離 の 不 全 が 関 与 す る 可 能 性 が あ る.こ の 観 点 か ら,GABA aminotransferase阻 害 薬vigabatrinやGABA取 り 込 み 阻 害 薬tiagabineな どが 開 発 され,難 治性 て ん か ん に 有 効 で あ る こ とが 明 らか に な っ た(16). (5)興 奮 系 ヒ ト側 頭 葉 て ん か ん患 者 脳 のinvivomicrodialysis法 に よ り,て ん か ん 原 性 海 馬 に お け る グ ル タ ミ ン酸 の 遊 離 が 痙 攣 発 作 に先 だ っ て 増 加 しは じめ,約6倍 に増 加 し,発 作 の 終 焉 と共 に元 の レベ ル に も ど る こ とが 証 明 さ れ た(13). こ の こ とは,グ ル タ ミ ン酸 の 増 加 が 発 作 の ひ きが ね に な っ て い る こ と を示 唆 す る.て ん か ん 焦 点 の 皮 質 で はaspar-tateお よ び グ ル タ ミ ン酸 合 成 に お い て 最 も重 要 な 酵 素 aspartareaminotransfbrase(ATT)活 性 が 増 加 して お り (17),こ れ が 細 胞 外 グ ル タ ミ ン酸 増 加 の 一 因 に な っ て い る か も しれ ない.ま た,細 胞 外 グ ル タ ミ ン酸 の 除去 に 働 くグ ル タ ミ ン酸transporterの 異 常 が 存 在 す る可 能 性 も考 え ら れ るが,最 近,こ の 分 子 を欠 失 す るマ ウ ス が 作 製 され,自 発 け い れ ん や 易 け い れ ん 性 を呈 す る こ とが示 さ れ た(18). キ ン ドリ ン グ ラ ッ トや ひ と て ん か ん の 焦 点 部 位 のMNDA glutamare受 容 体 の 反 応 性 の 増 加 が,脳 海 馬 の ス ラ イ ス を用 い た 実 験 に よ り明 ら か に さ れ た(19,20).さ ら に,ヒ トの 複 雑 部 分 発 作 患 者 か ら摘 出 した 海 馬 に お い て,AMPA 受 容 体 のmRNA発 現 が 増 加 して い る こ とが 明 らか に な っ た(21).こ の よ う な グ ル タ ミ ン酸 受 容 体 の変 化 と 関連 させ て,キ ン ドリ ン グモ デ ル を用 い て 治 療 的 検 討 が な さ れ た. 毎 回 刺 激 前 にNMDA受 容 体 拮 抗 薬 を投 与 す る とキ ン ドリ ング の 成 立 が抑 制 さ れ る こ と は よ く知 られ て い るが,い っ た ん キ ン ド リ ン グ が 成 立 す る と,NMDA受 容 体 拮 抗 薬 は 焦 点 発 作 の抑 止 作 用 を示 さず,わ ず か に2次 性 全 般 化 を抑 制 す る の み で あ っ た.こ れ に 対 して,AMPA/kainate受 容 体 拮 抗 薬 は キ ン ド リ ング 発 作 に対 して 強 い抑 制 効 果 を示 し,こ の 効 果 は低 用 量 のNMDA受 容 体 拮 抗 薬 の 併 用 に よ り強化 され た(22).こ の よ う に,て ん か ん 原 性 発 達 の 分 子 機 構 と対 応 させ て 適 切 な て ん か ん モ デ ル を用 い た 治 療 法 の 検 討 を 行 な う こ とが 今 後 重 要 に な る と考 え られ る. (6)タ ン パ ク 質 分 解 酵 素 い くつ か の セ リ ン タ ンパ ク質 分 解酵 素 が,神 経 活 性 化 依 存 性 の 可 塑 性 に 関 与 す る と され て い る.最 近,ニ ュー ロ プ シ ンが マ ウス 脳 の 大 脳 辺 縁 系 に 特 異 的 に 発 現 す る セ リ ン タ ンパ ク 質 分解 酵 素 と して 見 出 され,キ ン ドリ ング に よ っ て, 海 馬 に お け る発 現 が 高 ま る こ とが 明 らか に な っ た(23).抗 ニ ュ ー ロ プ シ ン抗 体 を海 馬 内 に 注 入 した と こ ろ キ ン ドリ ン グ成 立 の 遅 延 と後 発 射 の 持 続 時 間 の 短 縮 が 観 察 さ れ(24), タ ンパ ク 質 分 解 酵 素 もて ん か ん 原性 の成 立 に 関 与 して い る と推 測 さ れ た.ニ ュ ー ロ プ シ ンに 比 し脳 の 広 い 範 囲 で発 現 され て い るtissueplasminogenactivator(tPA)に つ い て も 同様 の 関 与 が 考 え られ て い る(23,25).
生 神経損傷 とてんかん原性発達の関係
動 物 に対 して,海 馬 へ の 求 心 線 維 を含 む貫 通 路 を持 続 的 に 電 気 刺 激 した り,カ イ ニ ン酸 や ピ ロ カ ル ピ ン を全 身投 与 して 重 積 発 作 をお こ させ た りす る と,数 カ 月 を経 て2次 的 な て ん か ん 原性 の 成 立 を み る.い ず れ の 場 合 も海 馬 の過 剰 興 奮 に よ っ て 特 定 の 神 経 細 胞 の 喪 失 を招 くこ とが,ひ きが ね に な っ て い る と考 え られ て お り,神 経 損 傷 とて ん か ん 原 性 発 達 の 関係 を 知 る良 い モ デ ル と され る(26∼28).共 通 に 見 られ る細 胞 レベ ル の 変 化 は,① 海 馬 門 に存 在 す る興 奮 性 細 胞mossycell(穎 粒 細 胞 に入 力 して い る抑 制 性 介 在 二ユー ロ ンを 制 御)の 喪 失,② 海 馬 門 の ソ マ トス タ チ ン,ニ ュ ー ロ ペ プ チ ドY楊 性 の 抑 制 性 介 在 ニ ュ ー ロ ン(外 分 子 層 で 穎 粒 細 胞 の 樹 状 突 起 に入 力)の 喪 失,③ 穎 粒 細 胞 軸 索 mossy且berの 発 芽 な どで あ る.①,② に よ り,穎 粒 細 胞 の 興 奮 性 が 持 続 的 に 高 ま る と考 え られ る.ま た,①,② の 細 胞 死 に よ り,海 馬 内 で 興 奮 性,抑 制 性 の シ ナ プ ス伝 達 回 路 の再 編 成 が お こ り,③ の形 態 的 変 化 が 見 ら れ る よ う に な る とさ れ て い る(29). 5.て ん か ん 遺 伝 子 て ん か ん 発 作 を 起 こ す 遺 伝 子 に つ い て の 研 究 は 主 と し て 家 系 調 査 に よ り,既 知 の 遺 伝 子 マ ー カ ー と の 連 鎖 解 析 に よ る 遺 伝 子 座 の 決 定 か ら始 ま る.現 在,ヒ トの て ん か ん 遺 伝 子 座 が 決 定 さ れ て い る の は 若 年 型 ミ オ ク ロ ー ヌ ス て ん か ん Ouvenilemyochonusepilepsy,JME),進 行 ミ オ ク ロ ー ヌ ス て ん か ん(progressivemyochomsepilepsy:PME), 良 性 家 族 性 新 生 児 て ん か ん(benignfamiliarneonatal convulsion,BFNC),夜 間 性 前 頭 葉 て ん か ん(nocturnal 丘ontalepilepsy:ADN:F:LE)を 始 め,30種 以 上 が 知 ら れ て い る.一 方,自 然 発 症 て ん か ん モ デ ル 動 物 の 遺 伝 子 に つ い て の 研 究 は ま だ ご く 限 ら れ て い る. (1)ヒ トて ん か ん 遺 伝 子 BFNCに は 生 後2∼4日 後 に発 症 す る1型 とや や 遅 れ て (生後2∼12日)発 症 す るII型 が あ る.こ れ らで は い ず れ も間 代 性 け い れ ん が 起 こ るが,生 後2∼15週 に は発 作 が 消 失 し,予 後 良 性 な常 染 色 体 優 性 遺 伝 を示 す.前 者 の 遺伝 子 (EBNI)は 染 色 体 上20q13に あ り,電 位 依 存 性K+チ ャ ネ ル を コ ー ドす るKCNQ2の 異 常 が 見 い 出 さ れ て い る(36). 一 方 ,後 者 の 遺 伝 子(EBN2)は8q24に あ り,同 じ くK+ チ ャ ネ ル を コ ー ドす るKCNQ3に 点 変 異 が 見 い 出 さ れ て い る(37).こ れ は,膜 貫 通 領 域 に あ る263番 目 の グ リ シ ン が バ リ ン(GGC→GTC)に 変 異 が あ る と報 告 さ れ て い る (37).K+チ ャ ネ ル は 膜 機 能 維 持 に 重 要 な 役 割 を は た して い る の で,K+チ ャ ネ ル の ア ミ ノ酸 構 成 の 変 異 はK+チ ャ ネ ル の 機 能 に変 化 が 起 こ り,細 胞 の興 奮 性 を変 化 させ る こ と は容 易 に 推 定 で き る.し か し,実 際 に報 告 さ れ たK+チ ャ ネ ル の 変 異 と膜 機 能 の変 化 や て ん か ん 発 作 との 関 係 が まだ 直接 証 明 さ れ て は い な い.ADN:FEは 常 染 色 体 優 性 遺 伝 で あ り,そ の 遺 伝 子 座 は20q13.2に あ る.こ の 座 に あ る ニ コチ ン 受 容 体 α4サ ブ ユ ニ ッ トの 遺 伝 子CH:RNA4の248 番 目の セ リ ンが フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン(C/T)に 変 異 して い る こ と が 見 い 出 さ れ て い る(38).一 方,PMEの う ち, Unverricht-Lundborg型 ミオ ク ロ ー ヌ ス て ん か ん は 常 染 色 体 劣 性 遺 伝 で あ り,そ の 遺 伝 子(EPMI)は21q22.3に マ ッ ピ ング され て い る.こ の領 域 に あ る シス タチ ンB(シ ス テ イ ンプ ロ テ ア ー ゼ イ ン ヒ ビ ター)遺 伝 子 の 転 写 開 始 部 位 の 上 流 に あ る 繰 り 返 し塩 基 群(CCCCGCCCC㏄G)が 正 常 の 繰 り返 し(2∼3回)よ り も極 端 に 多 い(60回 以 上) こ と が 報 告 さ れ て い る(39∼41). (2)動 物 モ デ ル の て ん か ん 遺 伝 子 て ん か ん モ デ ル マ ウ ス と し て 肌 マ ウ ス が よ く知 ら れ, ヒ トの 複 雑 部 分 発 作 の モ デ ル と 考 え ら れ て い る.E:Lマ ウ ス に つ い て 連 鎖 解 析 の 結 果,複 数 の 遺 伝 子 が 発 作 に 関 与 し, そ の う ち の 一 つE1-1は 第9染 色 体 上 のMPmV-27とBgl と の 間 に 位 置 し て お り(42),こ の 間 に あ る 銅 輸 送 に 関 与 す る 銅 酸 化 酵 素 のCeruloplasmin遺 伝 子 が 欠 失 し て い る こ と が 見 い 出 さ れ て い る(35).ま た も う 一 つ の 遺 伝 子El-2 は 第2染 色 体 上 のMPm-28と 連 鎖 す る こ と が 報 告 さ れ て い る(42).し か し,遺 伝 子 そ の も の の 同 定 は ま だ な さ れ て い な い. 一 方,SER(spontaneousepilePticrat:Z"Z`,`那/孟7π) はtremOrラ ッ ト(伽/伽)の ヘ テ ロ('7η/+)とZitter ラ ッ ト(鰯/Zの と を 交 配 し て 得 ら れ た 二 重 突 然 変 異 体 で あ り,欠 神 様 発 作 と強 直 性 け い れ ん の 両 発 作 を 示 す(43,44). SERに お け る て ん か ん 形 質 は 伽 遺 伝 子 とZ∫ 遺 伝 子 が 原 因 と 考 え ら れ た こ と か ら 伽 お よ びZ`遺 伝 子 座 に つ い て 連 鎖 解 析 が 行 な わ れ た.こ の 結 果,伽 は10q24のSyb2 近 傍(1.4Mb以 内)に あ り,Z`は3q35のPrnp近 傍(3 Mb以 内)に あ る こ と が 明 ら か に さ れ た(45).さ ら に 本 シ ン ポ ジ ウ ム に お い てtm領 域 はD10Ml1Mit194を 含 む 広 範 な 欠 失 が あ る こ と が 報 告 さ れ た.こ の 欠 失 部 にaspar-toa￠ylase遺 伝 子 が 含 ま れ て い る が,tremorラ ッ トで はas-partoa￠ylase活 性 は な く,そ の 結 果,N-acetyl-L-aspartate
(NAA)がtremorラ ッ ト脳 に 大 量 に 存 在 し て い た.実 際 にNAAは ラ ッ トで け い れ ん 発 作 を 誘 発 す る こ と か ら, NAAの 増 量 が て ん か ん の 原 因 因 子 の 一 つ と 考 え ら れ る.
文
献
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Abstract
-Molecular
mechanism underlying
epileptic seizure: Forwards development
of novel drugs for
untreatable
epilepsy. Kyoko OMORI", Chiyoko INAGAKI" and Masashi SASAZ' ("Departmen
of Pharma
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Moriguchi, Osaka 570-8506, Japan; "Department
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Hiroshima University School of Medicine, Hiroshima 734-0037, Japan).
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For the development of new drugs for hitherto
untreatable
epilepsy, it is necessary to clarify the basic
pathophysiology
involved in such epileptic seizures and find the target site. This review focused on molecu
lar events related to the expression and expansion of the epileptic focus which are the target of novel an
tiepileptics.
Immediate early genes such as c-fos followed by expression of nerve growth factor (NGF) and
brain-derived
neurotrophic factor (BDNF) have been evidenced as initial important phenomena in the cas
cade of molecular systems that develop and complement
the transient
neuronal
excitation to long-term
neuronal plasticity. Non-receptor type tyrosine kinase Fyn in the Src family has been suggested to promote
kindling development via tyrosine phosphorylation
of the NMDA-receptor subunit, NR2B. The cause of ab
normality in the inhibitory
system is induced by lowering of glutamate-dependent
GABA release in the
epileptic focus within the hippocampus
in human temporal epilepsy. This is probably attributed
to a de
crease in GABA transporters.
Regarding abnormality
of the excitatory system, there is an increase in glu
tamate release prior to convulsive seizures, an enhancement
of NMDA receptor responsiveness
and high
levels of AMPA receptors related to convulsion after completion of kindling. In gene analysis of human fa
miliar epilepsy, abnormalities
and point mutations
have recently been found in the following genes: KCNQ
2 and KCNQ3, coding for K+ channels; CHRNA4 of the nicotinic receptor subunit a4; and the cystatin B
gene. In epilepsy model mice, EL mice with several gene mutations
known to be involved in the seizures,
the El-1 gene contains an abnormality
of the ceruloplasmin
gene. SER (spontaneously
epileptic rat: zi/zi,
tm /tm) , a double mutant, manifests a deletion of the region containing the aspartoacylase
gene related to
the tm gene. Since an increase in N-acetyl-L-aspartate
(NAA) is observed in the SER brain, NAA may
serve to evoke seizures.
Keywords: epileptogenicity; molecular mechanism; kindling; epilepsy model animal; epileptic gene
著 者 プ ロ フ ィール 大 森 京 子(お お もり きょうこ) ◇ 関西医科大学 薬理学教 室,助 教授,医 学博 士 ◇1970年 鹿児 島 大学 医 学 部 卒業,'77年 大 阪 市 立 大 学 大 学 院医 学 研 究 科 終 了,'82年 関 西 医 科 大 学 薬 理 学 講 座 助 手, '84年 同講 師 ,'86年 ニ ュー ヨー ク大 学 細 胞 生 物 学 講 座研 究 員,'87年 復 職,'95年 よ り現 職. ◇ 研 究 テ ー マ:中 枢神 経 作 用 薬 の 作 用 機 序 解 明,網 膜 色 素 上 皮 細 胞 の 病 態研 究. ◇ 趣 味:映 画鑑 賞,野 球 観 戦,愛 犬 と遊 ぶ こ と. 稲 垣 千 代 子(い なが き ち よ こ)本 誌108巻3号23Aを ご参 照 下 さ い ・ 笹 征 史(さ さ ま さ し)本 誌112巻3号34Aを ご参 照 下 さ い ・
