加齢に伴う交感神経過活動の欠落した要因は、交感神経運動ニューロンの機能障害である

Core Concepts

加齢に伴い、交感神経運動ニューロンの固有の電気的特性が変化し、過活動を引き起こすことが示された。特に、KCNQ電流の減少が重要な役割を果たしている。

Abstract

本研究は、加齢に伴う交感神経系の過活動のメカニズムを明らかにすることを目的としている。
主な結果は以下の通り:

加齢に伴い、交感神経運動ニューロンの静止膜電位が脱分極し、刺激に対する反応性が亢進する。

加齢に伴い、自発的に活動するニューロンの割合が増加する。

加齢に伴い、トニック型ニューロンの割合が増加する。

加齢に伴い、KCNQ電流が減少する。KCNQ電流の減少は静止膜電位の脱分極と自発発火の増加と相関する。

KCNQ阻害薬の投与により若齢ニューロンの特性が老齢ニューロンと類似し、KCNQ活性化薬の投与により老齢ニューロンの特性が若齢ニューロンと類似する。

以上の結果から、加齢に伴うKCNQ電流の減少が、交感神経運動ニューロンの過活動の主要な原因であると考えられる。

Stats

若齢ニューロンの静止膜電位は-64 ± 1 mVであるのに対し、中齢ニューロンは-58 ± 1 mV、老齢ニューロンは-54 ± 1 mVと加齢に伴い脱分極する。
自発発火を示すニューロンの割合は、若齢3%、中齢37%、老齢58%と加齢に伴い増加する。
最大刺激(100 pA)に対する発火数は、若齢7 ± 1 AP、中齢15 ± 1 AP、老齢15 ± 2 APと加齢に伴い増加する。
KCNQ電流密度は、若齢10.6 ± 1.5 pA/pF、中齢7.5 ± 0.7 pA/pF、老齢4.8 ± 0.7 pA/pFと加齢に伴い減少する。

Quotes

"加齢に伴い、交感神経運動ニューロンの固有の電気的特性が変化し、過活動を引き起こすことが示された。"
"特に、KCNQ電流の減少が重要な役割を果たしている。"
"KCNQ阻害薬の投与により若齢ニューロンの特性が老齢ニューロンと類似し、KCNQ活性化薬の投与により老齢ニューロンの特性が若齢ニューロンと類似する。"

Key Insights Distilled From

Sympathetic Motor Neuron Dysfunction is a Missing Link in Age-Associated Sympathetic Overactivity

by de la Cruz,L... at www.biorxiv.org 09-29-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.27.559800v2

Deeper Inquiries

加齢に伴う交感神経系の過活動は、中枢神経系と末梢神経系の変化がどのように相互作用しているのか?

加齢に伴う交感神経系の過活動は、中枢神経系と末梢神経系の相互作用によって複雑に調節されています。中枢神経系では、視床下部や脳幹核の活性化が交感神経系の過活動に関与しています。視床下部のグルタミン酸作動性ニューロンの活性化や脳幹核のグリア細胞の老化による炎症反応が、交感神経系の過活動に関連しています。これらの中枢神経系の変化が、末梢神経系の交感神経運動ニューロンの機能変化に影響を与えることが示唆されています。末梢神経系では、交感神経運動ニューロンの内在的な電気特性が加齢によって変化し、これが過活動の一因となっています。したがって、中枢神経系と末梢神経系の相互作用が、加齢に伴う交感神経系の過活動のメカニズムに重要な役割を果たしていると考えられます。

では、中枢神経系と末梢神経系の変化がどのように相互作用しているのか

KCNQ電流の減少以外にも、加齢に伴う交感神経運動ニューロンの機能変化に関与する分子メカニズムはないか?
KCNQ電流の減少が加齢に伴う交感神経運動ニューロンの過活動に関与していることが示されていますが、他の分子メカニズムも関与している可能性があります。例えば、ナトリウムチャネルやカリウムチャネルなどの他の電位依存性イオンチャネルの機能や発現にも加齢による変化が影響を与える可能性があります。さらに、グルタミン酸やコリンなどの神経伝達物質の受容体やシグナル伝達経路の変化も加齢に伴う神経細胞の興奮性に影響を与える可能性があります。これらの分子メカニズムがどのように交感神経運動ニューロンの機能変化に関与しているか、さらなる研究が必要とされています。

KCNQ電流の減少以外にも、加齢に伴う交感神経運動ニューロンの機能変化に関与する分子メカニズムはないか

交感神経系の過活動は様々な加齢関連疾患と関連しているが、交感神経運動ニューロンの機能変化とそれらの疾患との関係はどのように理解できるか?
交感神経系の過活動は、加齢関連疾患の発症や進行に重要な役割を果たしています。例えば、高血圧や不整脈などの疾患は、交感神経系の過活動と関連しています。交感神経運動ニューロンの機能変化がこれらの疾患とどのように関連しているかを理解するためには、神経細胞の興奮性や神経伝達物質の変化がどのように疾患の発症や進行に影響を与えるかを詳細に調査する必要があります。加齢に伴う交感神経運動ニューロンの過活動は、疾患の病態生理や治療法の理解に重要な示唆を与える可能性があります。そのため、交感神経運動ニューロンの機能変化と加齢関連疾患との関係を明らかにする研究が今後ますます重要となるでしょう。