リバース及びファンクショナルゲノミクスによるてんかん分子病態の解析

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分子生物学的研究手法の進歩に伴い、従来の薬理学的疾患モデルを用いた病態解明に加え、遺伝子改変モデルを用いたリバースゲノミクス的病態解析が開始され始めている。我々は、多くの痙攣性障害の主要病態がイオンチャネル・チャネル内蔵型受容体の機能変異であることに着目し、チャネル構成蛋白の細胞内輸送を制御するアダプター蛋白複合体(Adaptor Protein Complex, AP複合体)の遺伝子ノックアウトマウスを作成し、シグナル伝達機能の年齢依存性変化を解析した。対象は、神経系統特異的に発現するエンドソーム局在型AP複合体(AP3B)遺伝子ノックアウトマウス(AP3BKO)、及び母系(C57BL/6)を対照として用いた。週齢2-16週の雄性マウスの脳を摘出し、entorhinal-cortexとhippocampusを含んだ300μMの脳スライスを作成し、膜電位感受性蛍光指示薬di-4-ANEPPS(10μM)で染色した後、年齢依存性興奮性伝播形式の変化を測定した。また、350μMx350μMの海馬ミニスライスを用い、グルタミン酸(Glu)とGABA遊離の年齢依存性変化を測定したAP3BKOは8週齢以降で50%以上の頻度で自発痙攣が確認された。伝達系機能変異の解析実験では、Glu・GABAの基礎遊離と脱分極性Glu遊離に変化はなかったが、脱分極性GABA遊離はAP3BKOで有意に低かった。AP3BKOの皮質-海馬における興奮性伝播を検討したが、trisynaptic pathwayでの興奮性伝播の変異は認められなかったが、temporoammonic pathwayでの興奮性伝播の異常亢進が確認された。また、AP3BKOではCA1領域の興奮性・抑制性シナプス小胞の形態変化による小胞の小型化が認められた。本研究結果はAP3B機能欠損によって小胞形成・成熟に障害が生じている可能性を示唆する。しかし、開口分泌機能に対してはGluよりもGABAへの影響が強く、結果として抑制性伝達機能の相対的低下が生じると考えられる。しかも、自発性痙攣発現以前の8週齢でこれらの機能変異と共に、temporoammonic pathwayの機能亢進が生じることから、GABA系機能の障害により生じる、皮質からCA1領域への興奮性入力の過剰亢進が側頭葉てんかんの発現機序である可能性が示唆される。