教科書が書き換わる「ドーパミン分子を再利用する仕組み」

楽しいことを想起したりすると、脳内でドーパミンが放出され幸福感を感じます。放出された分子は体内で再利用されるため細胞に戻すプロセスが必要です。科学者たちは、ドーパミンが脳から除去される仕組みを再発見しました。

A team of researchers at the University of Copenhagen has discovered a new piece in the puzzle of the brain’s ‘feel good’ substance, dopamine.

参照元：https://healthsciences.ku.dk/newsfaculty-news/2022/05/dopamine-makes-you-feel-happy.-but-now-we-probably-have-to-be-rewrite-the-textbooks/
– コペンハーゲン大学健康医学部 University of Copenhagen – The Faculty of Health and Medical Sciences. 11 May 2022 –

コペンハーゲン大学の研究チームは、脳の「快感」物質であるドーパミンのパズルに新たなピースを発見した。

この発見により、コカイン中毒やADHDの治療薬の開発が促進される可能性があり、ドーパミンが脳から除去される仕組みに関する一般的な概念も変わる可能性が高いという。

コペンハーゲン大学神経科学科のClaus Juul Løland教授は話します。

Løland教授：教科書は、おそらく今、書き直さなければならないでしょう。

Løland教授は、極めて確かな手応えを感じています。

Løland教授が率いる研究チームは、『Nature Communications』誌に研究論文を発表したところです。

この研究は、ドーパミンを神経細胞に輸送するメカニズムに新たな光を当てたものです。

Løland教授：私たちが研究しているのは、いわゆるドーパミントランスポーター（DAT）と呼ばれる機構です。DATは、放出されたドーパミンを除去することで、脳内のドーパミンシグナルを制御し、シグナルをオフにしています。DATは、分子の掃除機と表現することができます。ドーパミンは、脳の報酬中枢と呼ばれる部分の神経間のコミュニケーションをコントロールする能力の鍵を握っているのです。例えば、楽しいことをした時に幸せを感じるのは、ドーパミンのおかげです。
DATの働きに関するこの新しい洞察は、例えば、脳内のドーパミンのレベルに関係する疾患であるADHDや統合失調症に対して、より良い薬を設計することを可能にするかもしれません。

以前は、DATのドーパミンの除去は、ナトリウムに依存すると考えられていました。

ナトリウムはミネラルの一種で、通常の食卓塩の約40パーセントを占めています。

しかし、体内では、ナトリウムは神経の伝導性を担っており、タンパク質はナトリウムのエネルギーを使ってドーパミンなどを輸送しています。

しかし、Claus Juul Lølandと彼の研究チームが世界で初めて実証したように、それ以上のことがあるのです。

Løland教授：DATは、おそらくカリウムという鉱物に含まれるエネルギーにも依存していることを示すことができるのです。40年前、私たちは、これが「姉妹タンパク質」であるセロトニントランスポーター（SERT）の場合であることを知りました。それ以来、私たちは、この現象はSERTに特有のものであり、「真空メカニズム」に関してはファミリーの黒羊のようなものだと考えてきました。しかし今、私たちの研究によって、このタンパク質ファミリーでは、カリウムへの依存は例外ではなく、むしろ原則であることが証明されたのです。このことは、教科書を書き直さなければならないことを意味しています。
このことは、精神疾患に対する薬物の設計に影響を与えるかもしれません

コカインは神経細胞に常にもっと欲しいという欲求を起こさせる

ドーパミンを制御するシステム全体が適切に機能するためには、運動そのものが機能しなければなりません。

DATは、シナプスからドーパミンが取り除かれるようにするモーターの部分です。

これにより、ドーパミンのシグナルが停止し、新たなシグナルへの道が開かれるのです。

また、放出されたドーパミンを再利用することができ、ドーパミンのストックをすべて使い果たすことがないということでもあるのです。

そのため、研究者たちは、DATをターゲットにして、エンジンが正常に働き続けるようにする薬の開発を切望しているのです。

しかし、通常のADHD治療薬は、実際にはDATをブロックし、すべての輸送を阻害するため、シナプスにドーパミンが残ってしまうとClaus Lølandは説明しています。

Løland教授：ADHD治療薬は、DATを標的としブロックするアンフェタミンの一種です。つまり、すべてのドーパミンが再利用のために細胞に戻るわけではなく、私たちは報酬を感じることが難しくなる可能性があります。コカインのようにDATを完全にブロックし、すべてのドーパミンが細胞に戻るのを妨げる物質では、さらに悪化します。つまり、神経細胞は、ドーパミンがなくなって落ち込むまで、もっとコカインを欲しがるようになるのです。

新しい物質の探索

今回の研究により、研究者や製薬会社は、DATがどのように作用するのか、また、DATをブロックするのではなく、タンパク質の活性を調節するにはどうすればよいのかについて、詳しい知識を得ることができました。

しかし、脳内の自然な環境でDATの分子機能を研究することは、不可能ではないにせよ、困難です。

そこで研究チームは、DATを「人工」細胞に挿入し、細胞の内外であらゆるプロセスを制御できるようにしました。

これにより、DATの働きを、他のすべての生物学的プロセスの『妨害』から切り離すことができましたと、Claus Juul Løland研究員は説明します。

同博士と同僚たちは、この成果が取り上げられ、検証されることを期待しています。

研究チームは現在、DATの活性を完全に停止させることなく影響を及ぼすことのできる物質を見つけようとしています。

DATとは？

DATは神経伝達物質トランスポーターであり、シナプスで役目を終えた伝達物質を除去する、あるいは「真空にする」役割を担っています。

DATは、「ナトリウム結合型神経伝達物質トランスポーター」（Neurotransmitter Sodium Symporters, NSS）のファミリーに属します。

例えば、私たちが楽しいと思うことをすると、神経細胞はドーパミンを放出します。

しかし、その後にシナプスからその物質が取り除かれることが肝要です。

シナプスは、神経と神経の間の「空間」であり、神経は互いに情報を交換します。

DATは、シナプスからドーパミンを取り除く手助けをします。

こうして物質は、後で使用するために細胞に戻されます。

もしDATがうまく働かなかったら、ドーパミンを除去するプロセスは、ドーパミンを再合成しなければならないのと同じように、より多くの時間を要することになります。

その結果、ドーパミンが不足し、幸福感を得られなくなるのです。

コカインはDATをブロックするため、シナプス内のドーパミンの量が増加します。