新たな研究によると、深い眠りができるかどうかは、脳が老廃物や有害なタンパク質を効率的に洗い流す能力に影響を及ぼす可能性があります。
加齢に伴い睡眠は浅くなり、中断されやすくなる傾向があるため、本研究は、加齢、睡眠不足、そしてアルツハイマー病のリスク上昇との関連を裏付けるとともに、その関連を説明できる可能性を示しています。
「睡眠は脳の老廃物除去システムの機能にとって極めて重要であり、本研究は、睡眠が深いほど効果が高いことを示しています」と、ロチェスター大学医療センター（URMC）のトランスレーショナル神経医学センターの共同所長であり、本研究の筆頭著者であるマイケン・ネダーガード氏は述べています。
「これらの知見は、睡眠の質や睡眠不足が、アルツハイマー病や認知症の発症を予測しうることを示す、ますます明確になりつつある証拠をさらに裏付けるものです。」
本研究は、学術誌Science Advancesに掲載されたもので、深いノンレム睡眠に伴う、ゆっくりと安定した脳および心肺活動が、脳特有の老廃物除去プロセスであるグリンパティック系の機能にとって最適であることを示しています。また、知見によっては、一部の種類の麻酔が高齢者の認知機能障害を引き起こす理由を説明できる可能性もあるとしています。
老廃物を洗い流す
ネダーガード氏と共同研究者らは、初めて報告したのは2012年で、それまで知られていなかったグリンパティック系です。それ以前は、独自の閉じた生態系を維持する脳が、どのようにして老廃物を除去しているのかは、科学者にも十分には理解されていませんでした。本研究では、血管に沿って配置された配管系のような仕組みが明らかになり、脳脊髄液（CSF）を脳組織の中に送り込んで老廃物を洗い流していることが示されました。その後の別の研究では、このシステムが主に睡眠中に機能していることが示されました。
ベータアミロイドやタウなどの有害なタンパク質が脳内に蓄積することは、アルツハイマー病と関連しているため、研究者らは、睡眠の乱れによるグリンパティック系の機能低下が、この病気の要因となっている可能性があると推測してきました。この見方は、睡眠不足とアルツハイマー病のリスク上昇との関連を示す臨床観察とも一致しています。
今回の研究では、研究者らは6種類の異なる麻酔法で麻酔をかけたマウスを用いて実験を行いました。動物が麻酔下にある間、研究者らは脳の電気活動、心血管活動、そして脳内を流れるCSFによる洗浄の流れを追跡しました。
研究チームは、ケタミンとキシラジン（K/X）の併用が、深いノンレム睡眠に関連する脳のゆっくりと安定した電気活動や、心拍数の低下を最もよく再現することを確認しました。さらに、K/Xを投与されたマウスの脳における電気活動は、グリンパティック系の機能にとって最適であるように見えました。
「深いゆっくりとした波の睡眠中に見られる、脳の前方から後方へと移動する神経活動の同期した波は、グリンパティック系におけるCSFの流れについて私たちが知っていることと一致します」と、ネダーガード氏の研究室のポスドク研究員で、本研究の筆頭著者であるローレン・ハブリッツ氏は述べています。
「ニューロンの発火に関与する化学物質、すなわちイオンが浸透圧のプロセスを引き起こし、それが液体を脳組織の中へと引き込む役割を果たしているようです。」
新たな疑問
本研究は、いくつかの重要な臨床上の疑問を提起しています。睡眠、加齢、そしてアルツハイマー病の関連性をさらに裏付けるものです。加齢とともに、安定して深いノンレム睡眠を得ることが難しくなることは既に知られていましたが、本研究は、グリンパティック系の適切な機能にとって深い睡眠が重要であることを改めて示しています。
また、本研究は、睡眠を改善することでグリンパティック系を調整できることも示しており、リスクの高い人々に対して、睡眠療法や睡眠の質を高めるその他の方法などの、潜在的な臨床的アプローチにつながる可能性があります。
さらに、本研究で使用された化合物の多くは、臨床現場で用いられる麻酔薬と類似していたため、本研究は、高齢の患者が手術後にしばしば経験する認知機能の困難についても光を当て、この現象を回避するのに役立つ可能性のある薬剤の種類を示唆しています。研究者らが麻酔薬に暴露させたマウスのうち、脳の活動をゆっくりにさせなかった麻酔薬に暴露されたマウスでは、グリンパティック系の活動の低下が見られました。
「麻酔と手術後の認知機能障害は重大な問題です」と、デンマークのコペンハーゲン大学トランスレーショナル神経医学センターの共著者であるトゥオマス・リリウス氏は述べています。「手術を受ける高齢患者の相当な割合が、術後にせん妄を経験したり、退院時に新たなまたは悪化した認知機能障害を抱えたりしています。」
