筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis:ALS)は上位及び下位運動ニューロンが選択的かつ系統的に障害されるヒト神経変性疾患である。上位運動ニューロン障害としては大脳前頭葉運動野のベッツ巨細胞と錐体路の変性が生じ、下位運動ニューロン障害としては脊髄及び脳幹の運動神経核の変性が生じる。ALSは多くは孤発性であるが、約5〜10%は家族性に発症し家族性筋萎縮性側索硬化症(familial amyotrophic lateral sclerosis:FALS)と呼ばれる。近年この難治性疾患に関して数多くの研究がなされてきたにもかかわらず原因は未だに不明の点が多く、有効な治療法も確立されていない。本論文の目的はALSの病態に関して組織学的見地から検討を加えることであり、本研究では最近の進歩を踏まえてALSの病態や発症機序について4つの新しい側面からのアプローチを試みた。

　第一にALSにおける神経伝達物質の動向を免疫組織学的に検討した。ヒト中枢神経系においては多くの神経伝達物質が存在することから、神経変性疾患と神経伝達物質は密接な関係を持ち、神経伝達物質の研究はALSの今後の治療に有用な知見をもたらす可能性がある。本研究ではALSの病変部における神経伝達物質の動向ならびに変化を免疫組織学的に再検討することとした。

　第二にFALS家系の一部でのCu/Zn superoxide dismutase(SOD1)遺伝子変異が報告されて以来、運動ニューロン死とSODの関係が大いに注目されている。そこで第二のアプローチとして実際のヒトALS症例病変部位でのSODの動向を蛋白及びmRNAレベルで組織学的に検討した。またSODに関する所見がALSに特異的なものか否かを検証するために、Parkinson病(PD)、Huntington病(HD)、Hallervorden Spatz病(HS)を対照疾患として検討した。

　第三にALSにおけるapoptosisの関与を組織学的に検討した。近年運動ニューロン死は興奮性アミノ酸によるexcitotoxicityとの関連でも大いに議論されてきた。Excitotoxicityが単独でも、またSOD異常との相互作用としてもapoptosisを生じる可能性が示されるに至り、ヒトALS組織においてもapoptosisの存在を検討する必要が出てきた。今回はin situ nick endlabeling法(TUNEL法)によりALS組織におけるapoptosis、DNA fragmentationの有無を検討した。

　第四に軸索流関連の分子について免疫組織学的に検討した。ALSの病理学的特徴にspheroidの出現があり、これはneurofilament(NF)の密な蓄積から成る。NFは遅い軸索流によって軸索内を細胞体から移送されることから、ALSのspheroid形成に軸索流が関与している可能性が示唆されてきた。さらに昨今NF遺伝子を過剰発現させたトランスジェニックマウスではALS類似の運動ニューロン障害が出現することが報告され、ALSと軸索流の関係はさらに注目されてきている。遅い軸索流を担う運動蛋白は未だ不明であるが、速い軸索流関連の運動蛋白としてはkinesinが近年同定された。そこでspheroidの出現する疾患、即ちALS、HD、HSをkinesinという見地から免疫組織学的に検討した。

　本研究ではALSに注目して神経変性疾患を4つの新しい側面から組織学的に検討した。

　1)神経伝達物質に関しての研究からはALSの病的構造物の一部でCGRP-IRの亢進を認めた。ALSでのCGRP-IRの上昇はNFに関連した軸索流の異常によりLIやspheroid、CSなどNFに富む構造物に出現するものと結論した。

　2)SODに関する検討でもALSのLIやspheroid、CSに強いSOD1-IR亢進を認めた。一方脊髄運動ニューロンでのSOD1 mRNA発現量はALS症例と正常対照とで有意差はなかった。このことからALSでの一部構造物におけるSOD1-IR増加は遅い軸索流阻害による蓄積であると考えた。

　またSOD1 mRNAの発現に関しては興味深い結果が得られた。ALSにおいて障害されやすい種類のニューロン、即ち運動ニューロンでは有意にSOD1 mRNA含有量が高レベルであった。この事実はSOD1遺伝子変異によるALSの発症機序に関する"Gain of function"説を支持する可能性がある。

　さらにSODなどにPD、HD、HSを対照疾患として検討したところ、SOD1-IRの上昇はALSに見られる神経封入体やspheroidのみに特異的なわけではないこと、HDやHSの基底核では酸化的ストレスが存在することが示唆された。

　3)Apoptosis、即ちDNA fragmentationの有無に関しては、ALSの脊髄運動ニューロンにapoptosisの関与を示す所見は得られなかった。

　4)速い軸素流関連蛋白であるkinesinに関する免疫組織化学では、ALSのspheroid形成にはkinesinの関与は少ないことが示唆された。他方HDやHSのspheroidにはkinesin-IRが高いレベルで存在したことから、kinesinが膜小器官に関連していることをヒト組織において初めて示すと同時に、ある種のspheroidの形成にはkinesinが関与している可能性を示した。

　本研究はspheroidの出現を特徴とするいくつかの疾患でkinesinがその病態に関与している可能性や、いくつかの神経変性疾患ではSODの関与した酸化的障害が存在する可能性を示した。またALSについてはCGRPやSOD1の局所的増加を組織学的に証明したが、これは軸索流阻害に関係した二次的蓄積である可能性が示唆された。さらにALSでの神経細胞死の選択性に関してはSOD1 mRNA発現量との関連を示し、運動ニューロン死の解明への新たな手がかりを示した。いずれの結果も種々の方面からのさらなる検討を要するが、こうした新たな所見を元にALSを初めとする神経変性疾患の研究が今後とも継続され、将来的に正確な病因究明や治療へと結びつくことを期待する。