代謝型グルタミン酸受容体拮抗薬及びKetamineの抗うつ作用の機序に関する研究

に お け る セ ロ ト ニ ン 神 経 系 の 関 与 に つ い て 、そ し て 、第 3 章 で は mGlu 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 発 現 に 関 与 す る セ ロ ト ニ ン 神 経 の 局 在 に つ い て 、 行 動 薬 理 学 的 手 法 、 脳 内 微 量 注 入 法 及 び 免 疫 組 織 化 学 的 手 法 を 用 い て 検 討 し た 。 第 1 章 新 奇 環 境 摂 食 抑 制 試 験 に お け る 代 謝 型 グ ル タ ミ ン 酸 5 受 容 体 拮 抗 薬 の 作 用 と そ の 作 用 機 序 の 検 討 こ れ ま で に 、 mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 の 抗 う つ 作 用 に は Ketamine 様 の 作 用 機 序 が 関 与 す る と い う 画 期 的 な 報 告 が な さ れ て い る 。し か し 、mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 の 抗 う つ 作 用 の 機 序 に つ い て は 明 ら か に さ れ て い な い 。 そ こ で 、 第 1 章 で は Ketamine の 急 性 及 び 持 続 性 の 抗 う つ 作 用 が 検 出 可 能 な NSFT を 用 い て 、 mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 （ MPEP） の 作 用 及 び そ の 作 用 機 序 を 検 討 し 、Ketamine の そ れ ら と 比 較 し た 。そ の 結 果 、MPEP（ 3 mg/kg, i.p.） は 投 与 1 時 間 後 及 び 24 時 間 後 に 摂 食 ま で の 潜 時 を 短 縮 し 、 Ketamine（ 30 mg/kg, i.p.） と 同 様 に 急 性 及 び 持 続 性 の 抗 う つ 作 用 を 示 し た 。ま た 、MPEP の 急 性 作 用 は タ ン パ ク 質 合 成 阻 害 薬 （ Anisomycin: 100 mg/kg, i.p.） 及 び mTOR 阻 害 薬 （ Rapamycin: 0.2 nmol/2 l, i.c.v.） に よ り 拮 抗 さ れ な か っ た 。 さ ら に 、 Ketamine の 急 性 作 用 も Rapamycin に よ り 拮 抗 さ れ な か っ た 。 MPEP の 持 続 性 作 用 は Anisomycin に よ り 拮 抗 さ れ た 。 ま た 、 こ の 持 続 性 作 用 は Rapamycin に よ り 一 部 拮 抗 さ れ た も の の 、 Trk チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ 阻 害 薬 （ K252a: 2.0 nmol/2 l, i.c.v.） に よ り 拮 抗

さ れ な か っ た 。一 方 、Ketamine の 持 続 性 作 用 は Rapamycin に よ り 拮 抗 さ れ た 。 こ れ ら の 結 果 か ら 、mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 は NSFT に お い て 、Ketamine と 同 様 に 急 性 及 び 持 続 性 の 抗 う つ 作 用 を 有 し 、そ の 持 続 性 作 用 の 機 序 に は 新 規 タ ン パ ク 質 の 合 成 が 関 与 す る も の の 、mTOR シ グ ナ ル の 関 与 は Ketamine と 異 な り 部 分 的 で あ り 、 BDNF/TrkB シ グ ナ ル は 関 与 し な い こ と が 示 唆 さ れ た （ Fig. 1）。 第 2 章 新 奇 環 境 摂 食 抑 制 試 験 に お け る 代 謝 型 グ ル タ ミ ン 酸 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 作 用 に 対 す る セ ロ ト ニ ン 神 経 系 の 関 与

こ れ ま で に 、 mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine は AMPA 受 容 体 の 活 性 化 を 介 し て ラ ッ ト 内 側 前 頭 前 皮 質（ mPFC）の 細 胞 外 セ ロ ト ニ ン 量 を 増 加 さ せ る こ と 、ま た 、mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 は ラ ッ ト 前 頭 前 皮 質 に お い て 細 胞 外 セ ロ ト ニ ン 量 を 上 昇 さ せ る こ と が 報 告 さ れ て い る 。 し か し 、 NSFT に お い て 、 こ れ ら の 薬 物 に よ る 抗 う つ 作 用 発 現 に セ ロ ト

Fig. 1 Proposed mechanisms of the effects of Ketamine and the mGlu5 receptor antagonist. (standard arrow: involvement, dotted line arrow: partial involvement )

Ketamine BDNF/TrkB signaling Sustained effects mGlu5 receptor antagonist mTOR signaling

New protein synthesis Ketamine

mGlu5 receptor antagonist

ニ ン 神 経 系 が 関 与 す る か 否 か は 明 ら か に な っ て い な い 。 そ こ で 、 第 2 章 で は mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 （ LY341495）、 mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 （ MPEP） 及 び Ketamine の 急 性 抗 う つ 作 用 発 現 に お け る AMPA 受 容 体 、 セ ロ ト ニ ン 及 び セ ロ ト ニ ン 受 容 体 の 関 与 に つ い て 、 NSFT を 用 い て 検 討 し た 。そ の 結 果 、LY341495（ 1 mg/kg, i.p.）及 び Ketamine（ 30 mg/kg, i.p.） の 抗 う つ 作 用 は AMPA 受 容 体 拮 抗 薬 （ NBQX: 10 mg/kg, s.c.） に よ り 拮 抗 さ れ た も の の 、MPEP（ 3 mg/kg, i.p.）の 抗 う つ 作 用 は 拮 抗 さ れ な か っ た 。ま た 、LY341495、MPEP 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 は セ ロ ト ニ ン 枯 渇 薬 に よ り 拮 抗 さ れ た 。 さ ら に 、 LY341495 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 は 5-HT1 A受 容 体 拮 抗 薬 （ WAY100635: 3 mg/kg, s.c.） に よ り 拮 抗 さ れ 、5-HT2 A / 2 C受 容 体 拮 抗 薬（ Ritanserin: 0.5 mg/kg, i.p.）に よ り 拮 抗 さ れ な か っ た 。一 方 、MPEP の 抗 う つ 作 用 は WAY100635 に よ り 拮 抗 さ れ ず 、 Ritanserin に よ り 拮 抗 さ れ た 。 こ れ ら の 結 果 と 既 報 よ り 、 NSFT に お け る mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 に は AMPA 受 容 体 活 性 化 → セ ロ ト ニ ン 遊 離 促 進 → 5-HT1 A 受 容 体 活 性 化 が 関 与 す る 可 能 性 が 考 え ら れ た 。 一 方 、 NSFT に お け る mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 の 抗 う つ 作 用 に は AMPA 受 容 体 非 依 存 的 な セ ロ ト ニ ン 遊 離 促 進 → 5-HT2 A / 2 C 受 容 体 活 性 化 が 関 与 す る 可 能 性 が 考 え ら れ た （ Fig. 2）。 第 3 章 代 謝 型 グ ル タ ミ ン 酸 2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 に お け る 内 側 前 頭 前 皮 質 － 背 側 縫 線 核 回 路 を 介 し た セ ロ ト ニ ン 神 経 の 関 与 第 2 章 に お い て 、NSFT に お け る mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 の 作 用 機 序 は Ketamine の 作 用 機 序 と 共 通 す る こ と が 示 唆 さ れ た 。最 近 、ラ ッ ト の mPFC か ら 背 側 縫 線 核（ DRN）に 投 射 す る グ ル タ ミ ン 酸 神 経 を 光 遺 伝 学 的 手 法 に よ り 選 択 的 に 刺 激 す る と 抗 う つ 作 用 が 発 現 し 、 DRN の 神 経 全 体 を 刺 激 す る と 抗 う つ 作 用 は 発 現 し な い こ と が 報 告 さ れ た 。 DRN は 主 に セ ロ ト ニ ン 神 経 の 神 経 核 を 有 す る 。 こ れ ら の こ と か ら 、 mPFC か ら DRN に 投 射 し て い る グ ル タ ミ ン 酸 神 経 に よ り 選 択 的 に 活 性 化 さ れ る セ ロ ト ニ ン 神 経 が 抗 う つ 作 用 の 発 現 に お い て 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る 可 能 性 が 考 え ら れ る 。ま た 、mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 が ラ ッ ト DRN の セ ロ ト ニ ン 神 経 発 火 を 促 進 す る こ と 、 及 び mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 と NMDA 受 容 体 拮 抗 薬 が AMPA 受 容 体 の 活 性 化 を 介 し て ラ ッ ト mPFC に お け る 細 胞 外 セ ロ ト ニ ン 量 を 増 加 さ せ る こ と が 報 告 さ れ て い る 。こ れ ら の 報 告 と 第 2 章 の 結 果 か ら 、 mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 発 現 に は mPFC の AMPA 受 容 体 の 活 性 化 を 介 し た DRN の セ ロ ト ニ ン 神 経 の 活 性 化 が 関 与 し て い る 可 能 性 が 考 え ら れ る 。

そ こ で 、 第 3 章 で は 、 mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 発 現 に お い

F i g . 2 Proposed mechanisms of the acute effects of Ketamine, mGlu2/3 receptor antagonist and mGlu5 receptor antagonist.

m G l u 2 / 3 r e c e p t o r a n t a g o n i s t K e t a m i n e AM PA r e c e p t o r m G l u 5 r e c e p t o r a n t a g o n i s t 5 - HT Prefrontal cortex

Acute antidepressant effects

て mPFC-DRN 回 路 に よ り 制 御 さ れ る セ ロ ト ニ ン 神 経 が 関 与 す る か 否 か に つ い て 、 最 も 一 般 的 な 抗 う つ 活 性 の 評 価 方 法 で あ る 強 制 水 泳 試 験 （ FST）、 脳 内 微 量 注 入 法 及 び 免 疫 組 織 化 学 的 手 法 を 用 い て 検 討 し た 。 そ の 結 果 、 LY341495（ 1 mg/kg, 0.03 pmol/side） 及 び Ketamine（ 30 mg/kg, 3 nmol/side） は 全 身 投 与 及 び mPFC 内 投 与 に よ り 、 抗 う つ 作 用 を 示 し 、 そ れ ら の 作 用 は セ ロ ト ニ ン 枯 渇 薬 に よ り 拮 抗 さ れ た 。 ま た 、 LY341495 及 び Ketamine の 全 身 投 与 に よ る 抗 う つ 作 用 は 、AMPA 受 容 体 拮 抗 薬（ NBQX）の 全 身 投 与（ 10 mg/kg, s.c.） 及 び mP FC 内 投 与 （ 0.03 nmol/side ） に よ り 拮 抗 さ れ た 。 さ ら に 、 LY341495 及 び Ketamine の 全 身 投 与 及 び mPFC 内 投 与 は DRN に お い て c-Fos を 発 現 す る セ ロ ト ニ ン 神 経 細 胞 の 割 合 を 上 昇 さ せ 、 全 身 投 与 に よ る こ れ ら の 抗 う つ 作 用 は NBQX の mPFC 内 投 与 に よ り 拮 抗 さ れ た（ Table 1, Fig. 3）。一 方 、NBQX の mPFC 内 投 与 は DRN に お い て c-Fos を 発 現 す る セ ロ ト ニ ン 神 経 細 胞 の 割 合 に 影 響 を 及 ぼ さ な か っ た 。以 上 の 結 果 を Table 1 に 示 し た 。 こ れ ら の 結 果 か ら 、mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 発 現 に は mPFC に お け る AMPA 受 容 体 を 介 し た DRN の セ ロ ト ニ ン 神 経 の 活 性 化 が 関 与 す る 可 能 性 が 示 さ れ た （ Fig. 3）。 Ta b l e 1 F i g. 3 【 結 論 】 本 研 究 は 、NSFT に お い て 、mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 が Ketamine と 同 様 に 急 性 及 び 持 続 性 の 抗 う つ 作 用 を 発 現 し 、 そ の 持 続 性 作 用 に つ い て は Ketamine と 作 用 機 序 が 異 な る こ と を 示 し た 。ま た 、NSFT に お い て 、mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 発 現 に AMPA 受 容 体 を 介 し た セ ロ ト ニ ン 神 経 系 の 活 性 化 が 関 与 す る こ と を 初 め て 明 ら か に し 、 そ れ ら の 作 用 機 序 は mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 と は 異 な る こ と を 示 し た 。 さ ら に 、 mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 発 現 に は mPFC-DRN 回 路 に よ り 制 御 さ れ る セ ロ ト ニ ン 神 経 が 関 与 す る こ と を 示 し た 。以 上 の こ と か ら 、mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 、 mGlu5 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 作 用 機 序 に つ い て 新 た な 知 見 を 提 示 し た 。 ま た 、mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 の 抗 う つ 作 用 の 機 序 に つ い て 、Ketamine の 作 用 機 序 と の 共 通 ― + PCPA (systemic) + NBQX (mPFC) ― + NBQX (mPFC) LY341495 ○ Block n.d. ↑ n.d. Ketamine ○ Block n.d. ↑ n.d. NBQX

_×

LY341495 ○ Block Block ↑ Block

Ketamine ○ Block Block ↑ Block

c-Fos/5-HT (colocalization) Antidepressant effect m PF C Sy s tem ic Drugs mGlu2/3 receptor antagonist Ketamine DRN mPFC 5-HT neuron activation AMPA receptor Antidepressant effects

Summary of the antidepressant effect of LY341495 or Ketamine, and the effect of LY341495 or Ketamine on the c-Fos immunoreactivity colocalized with 5-HT neuron cells in the DRN.

(○：effect, ×：no effect, →: not affected, ↑: increase, n.d.: not determined)

性 を 見 出 し た こ と で 、 mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 が Ketamine 様 の 抗 う つ 作 用 を 発 現 し 、 Ketamine よ り も 使 い や す い 有 望 な 治 療 薬 と な る 可 能 性 を 示 し た 。本 研 究 結 果 は mGlu2/3 受 容 体 拮 抗 薬 及 び Ketamine の 抗 う つ 作 用 の 機 序 に セ ロ ト ニ ン 神 経 系 が 神 経 回 路 レ ベ ル で 関 与 す る 可 能 性 を 示 し た 初 め て の 知 見 で あ り 、今 後 、う つ 病 領 域 に お け る 創 薬 研 究 に 有 用 な 情 報 を 与 え る も の で あ る 。 【 研 究 結 果 の 掲 載 誌 】

1) Behav Brain Res, 235, 287 -292 (2012)

2) Psychopharmacology (Berl), 231, 2291 -2298 (2014) 3) J Pharmacol Sci, 127, 57 -61 (2015)