アストロサイトとグリオーシス
Astroglial Connexins in Neurodegenerative Diseases
Front Mol Neurosci. 2021 May 28:14:657514. doi: 10.3389/fnmol.2021.657514
アストロサイト
アストロサイト（星状細胞）は、人間の脳で最も多い細胞で、シナプス、軸索、血管に至るまで広範な接続を持つ内部ネットワークを持っています。
シナプス伝達からエネルギー代謝、体液恒常性、そして脳血流と血液脳関門の維持、神経保護、記憶、免疫防御、睡眠、初期発達まで、多くの脳機能と関連しています。
シナプスから血管、軸索に至るまでの広範なネットワークを通じて、アストロ サイトは細胞外の変化を監視し、これらの変化に応答して周囲の環境に影響を与えています。
アストロサイトはニューロンと異なり、膜電位の変動が小さく活動電位を生成しませんが、細胞内カルシウムイオン濃度の増加により興奮性を示します。
このアストロサイトの興奮性は、ギャップ結合を介したアストロサイト間に伝播するだけでなく、ニューロンとの相互作用も引き起こします。
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アストロサイトは、シナプス、特にグルタミン酸作動性のシナプスに関与しており、シナプス間隙を包み込み、シナプス前ニューロンとシナプス後ニューロンの両方と通信します。
アストロサイトは、細胞内カルシウムイオン濃度の増加後、グリア伝達物質を放出して、シナプスでのニューロンの伝達効率を変化させます。
海馬などの記憶に関連する重要な構造におけるシナプス可塑性、すなわちシナプスの形成と再構成に関与しています。
ニューロンにシナプス形成シグナルを送り、シナプスの機能、特に興奮性シナプスの機能を再構成して影響を与えます。
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アストロサイトは細胞外液の恒常性を維持するために重要であり、これによって正常なシナプス機能が保たれています。
アストロ サイトの細胞膜上には、脳から体液を除去するアクアポリン 4 の水チャネルが発現しています。
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また、カリウムを取り込むためのトランスポーターも発現し、ニューロンが活動電位を発火させた後の細胞外スペースでのカリウムの蓄積を制限する緩衝剤として機能します。
シナプスでは、グルタミン酸などの過剰な神経伝達物質はアストロサイトのトランスポーターにより取り込まれます。
アストロサイトによるグルタミン酸の除去は、興奮毒性を制限するのに役立ち、ニューロンの損傷を防いでいます。
アストロサイトは、健康時の正常な脳機能を維持するために多くの役割を果たしているだけでなく、病気または損傷後にも重要な役割を果たします。
脳卒中、外傷、または神経変性疾患によってニューロンが損傷を受けたりすると、アストロサイトが反応性となりグリオーシス（神経膠症）と呼ばれる状態になります。
サイズと数が増加するだけでなく、グリア線維酸性タンパク質（GFAP）の上方制御など、多くの機能的および分子的変化を受けます。
グリア瘢痕の形成による軸索再生の阻害や、炎症誘発性サイトカインの分泌による周囲のニューロンに対する影響を引き起こします。
神経変性疾患におけるアストロサイト グリオーシス
神経変性疾患は、ニューロンの構造または機能の進行性の喪失を引き起こし、特に高齢者集団にとっては非常に脅威となります。
神経変性疾患には、アルツハイマー病 （AD）、パーキンソン病 （PD）、ハンチントン病 （HD）、筋萎縮性側索硬化症 （ALS）が含まれます 。
古典的なメカニズム（仮説）に対して開発された治療には効果がなく、神経変性疾患を阻止させるための治療が緊急に必要とされています。
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長い間、ニューロン中心の理論によって神経障害の病因研究が行われたため、アストロ サイトの重要な役割は見過ごされてきました。
アストロサイト ネットワークの障害は、神経変性疾患で発見されており、アストロサイトは形態的および機能的リモデリングを伴うグリオーシスを起こします。
アストロサイト グリオーシスは、神経変性疾患の発症に寄与することが示唆されています。
アストロサイト ネットワークにおけるアストロサイト間のコミュニケーションは、ギャップ結合を介して細胞質を共有することによって実現されます。
ギャップ結合により、アデノシン 5′-二リン酸、グルコース、グルタミン酸、グルタチオンなどの小分子や、cAMP 、イノシトール三リン酸などの二次メッセンジャーの細胞間交換が可能になります。
コネキシンは、ギャップ結合の構造基盤を形成するタンパク質ファミリーです。
コネキシンは細胞膜上で六量体コネクソン （ヘミチャネル） に組み立てられ、隣接する細胞膜にある 2 つの六量体コネクソンが、ギャップ結合チャネル を形成します。
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グリオーシスでは、アストロサイトおけるコネキシンタンパク質の発現と機能が変化します。
コネキシン へミチャネルの過剰活性化は、微小環境の恒常性を破壊し、AD、PD、ALS などの神経変性疾患疾患の進行に寄与する可能性があります。
アルツハイマー病におけるアストログリア コネキシン
アルツハイマー病（AD ）は、進行性の記憶喪失、行動障害、および性格の重大な変化によって定義されます。
Aβ プラーク、神経原線維変化、ニューロン死、およびシナプス喪失は、AD 脳の特徴です。
特にAβ プラークに関連する特徴は、活性化されたミクログリアと反応性アストロサイトによるグリオーシスです。
AD 患者の脳組織、特に Aβ プラークの周囲では、アストロサイトの Cx43 タンパク質レベルが増加していることが実証されています。
ヘミチャネルの開口を誘導し、グルタミン酸と ATP を放出し、神経細胞死を引き起こすと考えられます。
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まとめ
アストロサイト（星状細胞）は、シナプス伝達からエネルギー代謝、体液恒常性、そして脳血流と血液脳関門の維持、神経保護、記憶、免疫防御、睡眠、初期発達まで、多くの脳機能と関連しています。
アストロサイトはニューロンと異なり、膜電位の変動が小さく活動電位を生成しませんが、細胞内カルシウムイオン濃度の増加により興奮性を示します。
アストロサイトは、細胞内カルシウムイオン濃度の増加後、グリア伝達物質を放出して、シナプスでのニューロンの伝達効率を変化させます。
海馬などの記憶に関連する重要な構造におけるシナプス可塑性、すなわちシナプスの形成と再構成に関与しています。
アルツハイマー病など神経変性疾患では、アストロサイトは形態的および機能的リモデリングを伴うグリオーシスを起こします。
グリオーシスでは、アストロサイトにおけるコネキシンタンパク質の発現と機能が変化します。
AD 患者の脳組織、特に Aβ プラークの周囲では、アストロサイトの Cx43 タンパク質レベルが増加していることが実証されています。
コネキシン ヘミチャネルの開口を誘導し、グルタミン酸と ATP を放出し、神経細胞死を引き起こすと考えられます。
