神経画像技術と分子生物学の進歩により、研究者らは脳の解剖学的構造の中に、脳の感染と炎症を監視する隠れた部位を特定した。
研究者らは、脳脊髄液の流れを区分し制御するとともに、免疫防御を支える新たな解剖学的構造を発見した。
Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane（SLYM）は、外部の免疫細胞が脳に入るのを防ぐうえで不可欠である。
研究者らによれば、SLYMの発見は、脳疾患におけるその役割をさらに研究する道を開くものである。
研究者らは、防御障壁であると同時に、免疫細胞が脳の感染と炎症を監視する足場としても機能する、これまで知られていなかった脳の解剖学的部位を発見した。
神経ネットワークの複雑さから基本的な生物学的機能や構造に至るまで、人間の脳はその秘密をなかなか明かそうとしない。
神経画像技術と分子生物学の進歩により、科学者はごく最近になって、これまで不可能だった詳細さで生きた脳を研究できるようになり、その多くの謎が解き明かされつつある。
今回の研究は、ロチェスター大学およびコペンハーゲン大学のトランスレーショナル神経医学センター共同所長であるMaiken Nedergaard氏と、コペンハーゲン大学の神経解剖学教授であるKjeld Møllgård氏の研究室によるものである。
Nedergaard氏とその同僚らは、人間の脳の基本的な仕組みに対する理解を一変させ、神経科学分野で重要な成果を数多く上げてきた。その中には、グリアと呼ばれる、これまで見過ごされてきた脳内細胞の多くの重要な機能の解明や、脳独自の老廃物除去プロセスの解明が含まれ、同研究室はこのプロセスを「グリンパティックシステム」と名付けた。
「新たな解剖学的構造の発見は、その流れを区分し制御する脳脊髄液（CSF）が脳の内外で果たす役割について、脳からの老廃物の輸送と除去だけでなく、免疫防御の支援においても果たす洗練された役割への理解を大きく深めた」とNedergaard氏は述べている。
本研究は、脳を取り囲み、身体の他の部分から隔てる一連の膜に焦点を当てている。これにより脳は脳脊髄液に浸された状態に保たれる。従来、髄膜層と総称される層は、硬膜、くも膜、軟膜の3つの個別の層から成ると定義されてきた。
米国とデンマークを拠点とする研究チームが発見した新たな層は、くも膜と軟膜の間の空間、すなわちくも膜下腔を、新たに記述された層によって仕切られる2つの区画にさらに分けるものであり、研究者らはこの層をSLYMと命名した。これはSubarachnoidal LYmphatic-like Membraneの略称である。
論文の研究の多くはマウスにおけるSLYMの機能を記述しているが、成人のヒトの脳にも存在することを報告している。
SLYMは、肺や心臓を含む体内の他の臓器を覆う、中皮と呼ばれる種類の膜である。こうした膜は通常、臓器を取り囲んで保護し、免疫細胞を宿している。中枢神経系にも同様の膜が存在するかもしれないという考えは、本研究の筆頭著者であり、発生神経生物学と脳を守る障壁システムを研究しているMøllgård氏が最初に提起した問いである。
新たな膜は非常に薄くデリケートで、厚さはわずか数個の細胞で構成されている。それでもSLYMは強固な障壁であり、ごく小さな分子しか通過させず、「清浄な」脳脊髄液と「汚れた」脳脊髄液を分けているようにも見える。
この最後の観察結果は、SLYMがグリンパティックシステムにおいて果たしている可能性が高い役割を示唆している。グリンパティックシステムは、脳脊髄液の制御された流れと交換を必要とし、新鮮な脳脊髄液の流入を可能にしつつ、有害なタンパク質（アルツハイマー病やその他の神経疾患に関連する）を中枢神経系から洗い流す。
この発見は、研究者がグリンパティックシステムの仕組みをより正確に理解する助けとなるだろう。
SLYMは脳の防御にとっても重要と思われる。中枢神経系は独自の固有の免疫細胞集団を維持しており、膜の健全性は外部の免疫細胞の侵入を防いでいる。さらに、膜は独自の中枢神経系免疫細胞集団を宿しているように見え、これらの細胞はSLYMを脳表面近くの観察拠点として利用し、通過する脳脊髄液に感染や炎症の兆候がないかを走査している。
SLYMの発見は、脳疾患における役割のさらなる研究への道を開くものである。例えば研究者らは、炎症や加齢の際に、より大きくより多様な免疫細胞の集積が膜上に集まることを指摘している。さらに、外傷性脳損傷の際に膜が破裂すると、脳脊髄液の流れの乱れが生じてグリンパティックシステムが損なわれ、中枢神経系以外の免疫細胞が脳に侵入することが可能になった。
これらの観察およびそれに類似する観察は、多発性硬化症、中枢神経系感染症、アルツハイマー病といった多様な疾患が、SLYMの機能異常によって引き起こされたり悪化したりする可能性を示唆している。また、薬剤や遺伝子治療薬の脳への送達もSLYMの影響を受けるかもしれず、新世代の生物学的療法が開発される際には考慮する必要があるだろう。
本研究は学術誌 Scienceに掲載された。追加の共著者はコペンハーゲン大学に所属している。
本研究は、Lundbeck Foundation、Novo Nordisk Foundation、National Institute of Neurological Disorders and Stroke、US Army Research Office、Human Frontier Science Program、Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation、Simons Foundationからの支援を受けた。
