パーキンソン病克服のための研究 パーキンソン病克服のための研究
運動・感覚システム研究分野 主任研究員 浜田 生馬
パーキンソン病の治療手段として近年話題になっているのが視床下核の深部脳刺激法（DBS）です。大脳基底核の視床下核に電極を手術によって埋め込み、手術後は短いパルス状の弱い電流を１秒間に130回の割合で常時電極に流します。
視床下核DBSは、パーキンソン病の諸症状に対しすぐれた治療効果を示すこと、手術後でも患者の症状改善を見ながら刺激の強さの微妙な調節ができること、手術時の安全性が高いこと等の利点が認識されるにつれ、この数年で適用が急速に増加しました。しかし、この視床下核DBSがなぜパーキンソン病に対してすぐれた治療効果をもつのか、その作用のしくみはまだ分っていません。この課題では、その一端の解明をめざしています。
視床下核とパーキンソン病
視床下核は「バリスム」という激しい不随意運動疾患の原因部位として古くから知られていて、パーキンソン病とは無縁のものと考えられていました。1980年代後半から、動物を使った基礎医学研究により、視床下核には大脳基底核の他の神経核の働きを促進する機能があること、視床下核を実験的に壊しても必ずしもバリスムの症状を引き起こさないこと、特にパーキンソン病モデル動物で視床下核を実験的に壊すとパーキンソン病症状が改善することが次々と明らかになりました。その結果、視床下核がパーキンソン病治療のための新たな手術対象として一躍注目されました。同じ時期、脳内に電極を埋め込んで電流刺激を与える方法が開発され、「壊す」という不可逆的な方法の代りにこれが採用されました。
視床下核に対する電流刺激の効果
視床下核は図１の大脳基底核神経回路の一部です。この課題では、動物実験により視床下核を電気刺激した時の周辺の神経細胞の活動を直接記録し、刺激によってどのような変化が起るのかを確認し、大脳基底核神経回路の働き方が刺激によりどのように変化するのかを明らかにすることを試みています。
まず、一回の視床下核電気刺激によって大脳基底核の他の神経核の細胞にどのような変化が起こるのかを調べました。視床下核の電気刺激によって、大脳基底核神経回路の広い範囲の神経細胞が影響を受けており、それが電極周辺の神経要素が刺激によって興奮した結果であることが分りました。
淡蒼球内節と淡蒼球外節の神経細胞では、視床下核刺激のすぐ後（0.003秒後）に興奮による活動電位の発生が起りました。これは、視床下核の神経細胞やその軸索（図１の視床下核の赤丸と赤線）が刺激されて興奮し、その興奮が淡蒼球内節と淡蒼球外節に伝わった結果です。
視床下核の神経細胞は刺激直後に活動電位の発生をしなくなり、約0.04秒の間強く抑制されました。これは、視床下核へ来る淡蒼球外節の抑制性の神経細胞の軸索（図１の視床下核の緑線）が刺激されて興奮し、その軸索終末を受ける視床下核の神経細胞を強く抑制した結果です。
淡蒼球内節の神経細胞も、刺激直後に活動電位発生がなくなり、約0.07秒の間強く抑制されました。これは、電気刺激により淡蒼球外節の神経細胞の軸索（図１の視床下核の緑線）が興奮し、その興奮が逆行性に細胞体まで伝わって活動電位を発生し、その活動電位が今度は順行性に淡蒼球内節の神経細胞まで届いてこれを抑制した結果です。
視床下核DBS時の淡蒼球内節神経細胞の活動
この結果をもとにして、大脳基底核から視床に出力を送り出す淡蒼球内節の神経細胞が視床下核DBS時にどのような活動をしているかを考えてみます。視床下核DBSの時にも、電気刺激の１回ごとに、淡蒼球内節の神経細胞は強い抑制を受けますが、その間刺激の0.003秒後に一瞬だけ強い興奮入力を受けて活動電位を発生する機会があります。１秒間に130回のDBSの刺激は0.008秒の間隔で与えられるため、淡蒼球内節の神経細胞での抑制が終わる前に、視床下核に次の刺激が加えられます。結果として、淡蒼球内節の神経細胞は刺激１回に対して１回だけ活動電位を発生します。１秒間に130回というDBSの規則的な繰り返しと同じ頻度で、淡蒼球内節の神経細胞も130回の活動電位を発生することになります。パーキンソン病患者の淡蒼球内節の神経細胞は、異常なリズムの不規則な活動をしていることが手術中の検査により分っていますので、視床下核DBSにより、淡蒼球内節の神経細胞が規則的な活動電位発生をすることが症状の改善と関係しているのではないかと考えることができます。
おわりに
視床下核のDBSにより、現在までに調べた神経細胞の他にも、視床下核の周辺を通過する神経線維など、多くのものが刺激の作用を受け、その総合的な結果がパーキンソン病患者の症状改善効果として表れていると考えられます。今後、これらの詳細も解明することにより、より良い治療効果を得られる、刺激方法や刺激部位を見出せる可能性があります。
